DE190795C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- JVl 190795 KLASSE 21/. GRUPPE- JVl 190795 CLASS 21 /. GROUP

und sechsten Gruppe mit oxydischem Zusätze.and sixth group with oxidic additives.

Patentiert im Deutschen Reiche vonr 18. April 1906 ab.Patented in the German Empire from April 18, 1906.

In letzterer Zeit werden Fäden für elektrische Glühlampen aus Tantal und Wolfram oder anderen schwer schmelzbaren Metallen der fünften und sechsten Gruppe des periodischen Systems hergestellt. Zur Erhöhung des Widerstandes wurden bereits schlecht leitende Zusätze, nämlich schwer schmelzbare Oxyde wie Zirkonoxyd, Thoroxyd, Ceroxyd vorgeschlagen. Diese Zusätze bewähren sichRecently, filaments for electric incandescent lamps are made of tantalum and tungsten or other difficult-to-melt metals of the fifth and sixth groups of the periodic Systems manufactured. Poorly conductive additives, namely additives that are difficult to melt, have already been used to increase the resistance Oxides such as zirconium oxide, thoroxide, and cerium oxide have been proposed. These additives prove themselves

ίο aber nicht, da sie vom elektrischen Strom zersetzt werden, so daß Glühlampen mit derartigen Fäden nicht Vakuum halten, und die Fäden ziemlich rasch zerstäuben. Praktische Verwendung haben daher bisher nur die reinen Metallfäden gefunden.ίο but not because they are powered by electricity are decomposed, so that incandescent lamps with such filaments do not hold a vacuum, and the Atomize threads fairly quickly. So far, only the pure metal threads found.

Wie durch Versuche gefunden wurde, ist es möglich, auch bei Zusatz von Oxyden zu diesen Metallfäden Lampen von großer Lebensdauer bei erhöhtem spezifischen Widerstände zu erhalten, nämlich dann, wenn man gemäß der Erfindung als Zusätze ausschließlich solche Metalloxyde verwendet, welche bei höchster Weißglut im Vakuum durch den elektrischen Strom nicht merkbar zersetzt werden. Solche Oxyde sind die Oxyde des Yttriums, Ytterbiums, Erbiums Gadoliniums und anderer seltener Erdmetalle mit hohem Atomgewichte sowie auch das Oxyd des Tantals. Lampen mit derartigen Fäden weisen ein vorzügliches Vakuum und lange Lebensdauer auf. Es ist dabei wesentlich, daß nicht neben den eben genannten OxydenAs has been found through experiments, it is possible to also add oxides These metal filaments lamps have a long service life with increased specific resistances to be obtained, namely when one according to the invention as additives exclusively such metal oxides are used, which are not noticeably decomposed by the electric current at the highest incandescence in a vacuum will. Such oxides are the oxides of yttrium, ytterbium, erbium, gadolinium and other rare earth metals with high atomic weights as well as the oxide of tantalum. Lamps with such threads have an excellent vacuum and a long service life. It is essential that not in addition to the oxides just mentioned

■ auch eines der oben erwähnten (Zirkon usw.) als Zusatz genommen wird.■ also one of the above-mentioned (zircon, etc.) is taken as an addition.

Um diese Beobachtungen mit der von Böse (Göttinger Nachrichten 1902, Heft 1) nachgewiesenen Zersetzung der Nernstleuchtkörper durch den elektrischen Strom im Vakuum in Übereinstimmung zu bringen, kann man sich vorstellen, daß diese Zer-Setzung etwa ähnlich der Elektrolyse der normalen Kalilauge verläuft, wobei Zirkon die Rolle des Wasserstoffes und Yttrium (bezw. Erbium) die Stelle des Kaliums Abtritt. Gemäß dieser Vorstellung wird durch den elektrischen Strom zunächst das Yttriumoxyd des Nernstkörpers zerlegt und Yttrium primär ausgeschieden. Dieses reißt infolge seiner außerordentlich großen chemischen Verwandschaft zum Sauerstoff letzteren aus dem Zirkonoxyd an sich, so daß schließlich Zirkon sekundär ausgeschieden wird. Wenn dagegen das Yttriumoxyd allein vorhanden ist, wie bei den Glühkörpern, welche den Gegenstand der Erfindung bilden, so findet das bei der Zer-Setzung ausgeschiedene Yttrium keinen fremden Sauerstoff vor, den es an sich reißen könnte, und die Zersetzung wird infolgedessen sofort rückgängig, indem sich das Yttrium sofort wieder mit dem Sauerstoff verbindet. Das schließliche Ergebnis ist dasselbe, wie wenn das Yttriumoxyd an der Stromleitung überhaupt nicht beteiligt wäre. Hiermit steht auch die Tatsache im Einklang, daß während der Temperaturkoeffizent des Widerstandes '65 eines Metallfadens bei gesteigertem Zusätze von Zirkonoxyd usw. immer mehr den positiven Charakter verliert und schließlich negativ wird, dies bei Zusatz von Yttriumoxyd nicht der Fall ist.To compare these observations with those of Böse (Göttinger Nachrichten 1902, Issue 1) proven decomposition of the Nernst luminous bodies by the electric current in the To bring the vacuum into agreement, one can imagine this decomposition roughly similar to the electrolysis of normal potassium hydroxide runs, with zirconium playing the role of hydrogen and yttrium (or erbium) the place of the potassium cessation. According to this idea, is through the electric current first breaks down the yttrium oxide of the nucleus and yttrium primarily excreted. This cracks due to its extraordinarily great chemical relationship to oxygen the latter from the zirconium oxide itself, so that finally zirconium is excreted secondarily. If, on the other hand, the yttrium oxide is present alone, as in the incandescent bodies which form the subject of the invention, this takes place during decomposition The precipitated yttrium does not present any foreign oxygen to be stolen, and decomposition will occur as a result immediately reversed, as the yttrium immediately recombines with the oxygen. The final result is the same as if the yttria were on the power line would not be involved at all. This is also consistent with the fact that while the temperature coefficient of the resistance '65 of a metal thread with increased additives of zirconium oxide, etc., increasingly loses its positive character and finally becomes negative this is not the case with the addition of yttrium oxide.

(2. Auflage, ausgegeben am 24. Juni jgoS.J(2nd edition, issued on June 24th jgoS.J

Wie sich aus vorstehendem ergibt, beruht die Wirkung des Yttriumoxydes und der anderen genannten Oxyde auf der außerordentlich großen chemischen \⁷erwandtschaft der betreffenden Metalle zum Sauerstoff. Außerdem kommt noch in Betracht, daß diese Oxyde sehr schwer schmelzbar bezw. verdampfbar sind. Es sei hier auf die bekannten chemischen Verfahren zum EntlüftenAs is apparent from the foregoing, the effect of the Yttriumoxydes and the other oxides mentioned in the extraordinarily large chemical \ ⁷ based erwandtschaft of the relevant metals to oxygen. It is also possible that these oxides are very difficult to melt BEZW. are vaporizable. Let us refer to the well-known chemical methods for venting

ίο von Glühlampen verwiesen. Man benutzt hierzu Phosphor und metallisches Calcium; auch metallisches Kalium oder Natrium wäre nicht ausgeschlossen. Es sind also Metalle zu verwenden, welche eine große Verwandtschaft zu Sauerstoff besitzen und die sich demgemäß schwer reduzieren lassen. Die auf diese Weise hergestellte Luftleere übertrifft die mit Hilfe von Pumpen hergestellte beträchtlich. Es ist daraus zu schließen, daß der Sauerstoffdruck über dem gebildeten Oxyde nur äußerst gering ist, so daß er mit unseren Hilfsmitteln überhaupt nicht gemessen werden kann. Steigert man die Temperatur des Oxydes, so kommt neben dem Partialdruck des Sauerstoffes noch der Dampfdruck des Oxydes selbst in Betracht, und es kann infolgedessen die Dampfspannung bei einigen hundert Graden eine merkliche Größe annehmen, z. B. beim Phosphorverfahren die Dampfspannung des gebildeten Phosphorpentoxydes. Beim Yttriumoxyd und den anderen genannten Oxyden ist sowohl der Partialdruck des Sauerstoffes als die Dampfspannung des Oxydes selbst auch bei hoher Temperatur nicht merklich.ίο referenced by incandescent lamps. Phosphorus and metallic calcium are used for this; metallic potassium or sodium would not be ruled out either. So there are To use metals which are closely related to oxygen and which are therefore difficult to reduce. The vacuum created in this way considerably exceeds that produced with the help of pumps. It can be concluded that the oxygen pressure is above the formed oxide is extremely small, so that he can with our tools at all cannot be measured. If the temperature of the oxide is increased, then comes next the partial pressure of the oxygen and the vapor pressure of the oxide itself, and as a result the vapor tension can assume an appreciable magnitude at a few hundred degrees, e.g. B. in the phosphorus process the vapor tension of the phosphorus pentoxide formed. With yttrium oxide and the other oxides mentioned is both the partial pressure of the oxygen and the vapor tension of the oxide itself not noticeable at high temperature.

Um durch den Zusatz der genannten Oxyde eine nennenswerte Spannungssteigerung zu erzielen, muß der Zusatz wenigstens fünf Hundertteile betragen; er kann bis zu etwa 40 Hundertteilen gesteigert werden. Als Ausführungsbeispiel sei folgendes angegeben: A4an mischt Wolframmetall oder Woiframoxyd mit etwa 20 Hundertteilen Ytterbiumoxyd oder Yttrium-Erbiumoxyd und preßt die Mischung in geeignete Form, z. B. in Fadenform. Die Fäden werden in reduzierender Atmosphäre hoch erhitzt, bis das gesamte Wolfram in Metall übergeführt und der Faden hart geworden ist. Sodann werden die Fäden in Glasbirnen eingesetzt und diese entlüftet, während die Fäden durch hindurchgeleiteten Strom auf sehr hohe Temperatur erhitzt werden. Die Lampen bleiben ganz kalt, ein Beweis, daß nicht Gase durch Zer-Setzung entwickelt werden.To achieve a noticeable increase in tension through the addition of the oxides mentioned to achieve, the addition must be at least five hundred parts; he can go up to about 40 percent can be increased. The following is given as an exemplary embodiment: A4an mixes tungsten metal or woiframoxide with about 20 percent ytterbium oxide or yttrium erbium oxide and presses the mixture into a suitable shape, e.g. B. in thread form. The filaments are heated up in a reducing atmosphere until all of the tungsten and the filament are converted into metal has become hard. Then the threads are inserted into glass bulbs and these are vented, while the threads are heated to a very high temperature by a current passed through them. The lamps stay intact cold, proof that gases are not evolved through decomposition.

Die erwähnten Oxyde eignen sich nicht alle im gleichen Grade. Insbesondere ist das Ytterbiumoxyd den anderen noch sehr überlegen. Es dürfte dies mit dem hohen Atomgewicht des Ytterbiums zusammenhängen.The oxides mentioned are not all suitable to the same degree. In particular, that is Ytterbium oxide still very much superior to the others. It should be with the high atomic weight of the ytterbium.

Die beschriebenen Glühkörper können sowohl für Leucht- als für Heizzwecke verwendet werden.The incandescent bodies described can be used for both lighting and heating purposes will.

Es wurde bereits vorgeschlagen, bei Glühkörpern aus einem Leiter zweiter Klasse und Metall als letzteres Wolfram oder Wolframlegierungen zu verwenden. Diese Glühkörper enthielten jedoch anregbare, d. h. durch mäßige Hitze in den Zustand der Leitfähigkeit überführbare Oxydgemische (Zirkonoxyd und Yttererden), also solche Oxyde, welche den elektrischen Strom durch Elektrolyse leiten.It has already been proposed to use a second class conductor and incandescent bodies Metal to use as the latter tungsten or tungsten alloys. These incandescent bodies however, contained excitable, i.e. H. by moderate heat in the state of conductivity convertible oxide mixtures (zirconium oxide and ytter earths), i.e. those oxides which conduct the electric current through electrolysis.

Daher können diese Glühkörper bei Gleichstrom nicht verwendet werden.Therefore, these incandescent bodies cannot be used with direct current.

Gemäß der Erfindung werden dagegen als Zusatz nur solche Oxyde verwendet, welche vom Strome nicht zersetzt werden, noch eine hohe Sauerstoffspannung über dem Oxyd besitzen und die lediglich zur Widerstandserhöhung dienen. Daher können die Glühkörper ohne weiteres auch bei Gleichstrom verwendet werden, in welcher Tatsache sich der Unterschied zwischen den älteren und den neuen Glühkörpern deutlich ausprägt. Letztere haben ferner einen positiven Temperaturkoeffizienten und erfordern daher keinen Polstervorschaltwiderstand, um sie gegen Zerstörung infolge Widerstandsabnahme bei Spannungsschwankungen zu go schützen.According to the invention, however, only those oxides are used as additives, which are not decomposed by the current, nor a high oxygen tension over the oxide and which only serve to increase resistance. Therefore, the incandescent bodies can easily also be used with direct current, in which fact the difference between the older and the new incandescent bodies. The latter also have a positive temperature coefficient and therefore do not require a pad series resistor to protect them against destruction due to a decrease in resistance to protect against voltage fluctuations.

Claims

PATE NT-A N SPRÜC II E:

1. Incandescent bodies for lighting and heating purposes made of difficult-to-melt metals the fifth and sixth group with oxidic additives, characterized in that that such oxides are added, which at the highest incandescence in a vacuum by the electric current are not decomposed, like yttrium oxide or other oxides of the rare earth metals of extraordinarily great chemical affinity to oxygen or tantalum oxide or mixtures of these Oxides.

2. Incandescent body according to claim 1, characterized by an addition of ytterbium oxide.

3. Incandescent body according to claim 1 and 2, characterized in that the oxides respectively Oxide mixtures are added in amounts greater than five percent.