DE207395C

DE207395C -

Info

Publication number: DE207395C
Application number: DE1907207395D
Authority: DE
Filing date: 1907-03-25
Anticipated expiration: 1927-03-26

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 207395 -. KLASSE 21/. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. März 1907 ab.

Für diese Anmeldung ist bei der Prüfung gemäß dem Unionsvertrage vom

20. März 1883

die Priorität

14. Dezember 1900 auf Grund dreier Anmeldungen in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 9. Mai 1906 anerkannt worden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Glühkörpern für' elektrische Glühlampen, Widerstandsöfen und ähnliche Apparate aus Molybdän, Wolfram und anderen höchst hitzebeständigen Stoffen, welche nach den gewöhnlichen chemischen Herstellungsmethoden nur in Pulverform erhalten werden und eines besonderen Verfahrens bedürfen, um sie zu Glühfaden usw. zu formen.

Gemäß der Erfindung wird eine innige Mischung oder Legierung des höchst hitzebeständigen» Metalles oder mehrerer solcher mit Kupfer oder einem oder mehreren noch leichter schmelzenden Metallen hergestellt und zu Fäden verarbeitet, indem sie durch Düsen gepreßt oder, wenn sie duktil ist, zu Draht gewalzt oder gezogen wird. Hierauf werden die Fäden so stark erhitzt, daß sich die wenig hitzebeständigen Bestandteile verflüchtigen, wobei ein zusammenhängender fadenförmiger Leiter aus dem reinen, höchst hitzebeständigen Metall oder aus mehreren solchen zurückbleibt. .
Es wird beispielsweise Molybdän als trockenes, fein verteiltes Pulver mit einer gleichen Gewichtsmenge Kupfer innig gemischt und die Mischung durch hohen Druck zu einem festen Körper gepreßt, welcher hierauf so hoch erhitzt wird, daß das Kupfer schmilzt. Hierbei bildet sich wahrscheinlich eine Legierung infolge der großen Beweglichkeit, welche die Moleküle bei hoher Temperatur besitzen und infolge deren sich die Metalle ganz gleichförmig mischen. Der gepreßte Metallkörper besitzt vor dem Erhitzen eine kupferrote Farbe, nach dem Erhitzen eine Silberfarbe mit schwachem Stich ins Rötliche. Die Legierung kann zu dünnen Blättern gewalzt werden und nimmt, wenn sie gebogen wird, die neue Gestalt dauernd an. Durch Walzen oder durch Ziehen durch einen Ziehstein kann man aus ihr Drähte von der gewünschten Form und dem für Glühlampenfäden erforderlichen Querschnitt herstellen.

Die so erhaltenen fadenförmigen Leiter werden im Vakuum oder in einer den Faden nicht angreifenden Atmosphäre, z. B. Wasserstoffgas, stark erhitzt, um das Kupfer oder das andere verwendete duktile Metall aus dem Faden herauszutreiben. Es bleibt ein Faden aus reinem Molybdän in einer Form zurück, in welcher er zur Anwendung in Glühlampen geeignet ist, und zwar bleibt das Molybdän nach der Verdampfung nicht in einem porösen, sondern in einem dichten Zustand zurück. Es ist nicht aufgeklärt, ob dies auf einem ZuSam-menziehen der Moleküle oder auf einem an-' deren verwickelten Vorgang beruht; jedenfalls ist der Faden wie gesagt dicht, hämmerbar und widerstandsfähig und auch sonst zur

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Verwendung in Glühlampen geeignet. Um das Kupfer zu verdampfen, können die Fäden durch den elektrischen Strom erhitzt werden oder durch strahlende Wärme in einem geeigneten Glühofen. Die Temperatur muß etwas oberhalb des Verdampfungspunktes des Kupfers liegen. Die Zersetzung der Legierung scheint sich in der Weise zu vollziehen, daß das Kupfer bei einer Temperatur verdampft,

ίο welche tiefer als der Schmelzpunkt der Legierung liegt. Man sieht, daß das Kupfer oder ein anderes Metall als ein Mittel dient, um die feinen Teilchen des Molybdäns oder anderen Pulvers zusammenziehen, und, indem es dann als Dampf entweicht, diese Teilchen zu einem widerstandsfähigen, homogenen, hämmerbaren Faden zusammengesintert hinterläßt.

Sehr geeignet erweisen sich als Bindemittel Kadmiumlegierungen, insbesondere eine Wismut-K adm.iumlegierung.

Es wird z. B. Wolfram, welches von Verunreinigungen, wie z. B. Kohlenstoff, frei ist, zunächst einer besonderen Behandlung unterworfen, um es als sehr fein verteiltes Pulver zu erhalten. Es wird z. B. in eine kolloidale Lösung übergeführt und dann das Lösungsmittel verdampft, oder man läßt möglichst fein verteiltes Pulver sich aus Wasser oder einer anderen Flüssigkeit langsam absetzen, wobei derjenige Teil, welcher sich zuletzt absetzt, der feinst verteilte ist. Einer der Vorteile, welcher aus der feinen Verteilung entspringt, liegt in der Leichtigkeit, mit welcher ein solches Pulver einem anderen Metall einverleibt .35 und durch sehr feine Düsen gepreßt werden kann, um Fäden von kleinem Querschnitt herzustellen. Ein anderer Vorteil liegt in der glatten Oberfläche, welche die Fäden so er-, halten.

Sodann wird eine Legierung von Kadmium und Wismut hergestellt, indem die beiden Metalle über einer Gasflamme oder einer anderen Wärmequelle zusammengeschmolzen werden. Das Verhältnis der beiden Bestandteile kann schwanken, ein gutes Ergebnis kann erzielt werden, indem man 208 Gewichtsteile Wismut und 112 Gewichtsteile Kadmium nimmt, wodurch man eine Legierung erhält, welche der Formel Bi Cd entspricht.

Nun wird etwas von dieser Legierung genommen und so weit erhitzt, bis sie einen plastischen Zustand annimmt, und das Wolframpulver damit verrieben. Die Menge des hinzugefügten Wolframs kann, in weiten Grenzen schwanken, doch hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, 53 v. H. Gewichtsteile zu nehmen. Diese Operation kann in der Weise ausgeführt werden, daß man einfach das Wolfram zu der Legierung in einem Mörser hinzufügt und das Gemenge mit einem Stempel verreibt, bis es gleichförmig wird. Hierbei dürfte sich das Wolfram mit der Legierung wahrscheinlich nicht chemisch vereinigen, sondern bloß darin suspendiert sein und durch die Legierung, welche als Bindemittel dient, zusammengehalten werden. Die Mischung des Wolframs mit der Legierung kann in offener Luft erfolgen ; der Schmelzpunkt der Legierung, ungefähr 144⁰ C, ist nicht genügend hoch, um das Wolfram" zu oxydieren. Wird dagegen ein anderes Metall oder eine andere Legierung als Bindemittel benutzt, deren Schmelzpunkt höher liegt als die Temperatur, bei welcher das Wolfram sich oxydiert, dann ist es zweckmäßig, die Mischung in indifferenter Atmo-Sphäre oder im Vakuum vorzunehmen.

. Die beschriebene Mischung des Wolframs mit dem metallischen Bindemittel wird dann zu Drähten oder Fäden geformt, indem man sie.durch eine Düse preßt, wobei sich eine ge-^ linde Erwärmung des Materials als zweckmäßig erweist. Man kann entweder die Fäden so dünn pressen, als es für die Lampe erforderlich ist, und dabei in dieser Beziehung sehr weit gehen, oder man preßt zunächst einen Faden von mäßiger Größe, z. B. von ¹/_i mm Durchmesser, und zieht ihn dann durch geeignete Ziehsteine, bis er den erforderlichen Durchmesser hat. Die so erhaltenen Fäden sind duktil, sie können leicht aufgespult oder gebogen' werden, ohne zu brechen, und besitzen eine verhältnismäßig große Zugfestigkeit. Der nächste Schritt besteht wieder, wie im vorhergehenden Falle, darin, daß aus dem Fäden alle nicht hitzebeständigen Bestandteile ausgetrieben werden. Dies geschieht zweckmäßig, indem die Fäden, in Glocken befestigt Und durch hindurchgesandten Strom im Vakuum oder in indifferenter Atmosphäre erhitzt werden, wobei die leicht verdampfbaren Be- ioo standteile, wie das Wismut und Kadmium, sehr leicht herausgetrieben, werden, und zwar anscheinend vollständig, ein zusammenhängendes metallisches Produkt zurücklassend." Die Verdampfung der Kadmium-Wismutlegierung kann in einigen Sekunden bewirkt werden, vorteilhafter ist jedoch, die Fäden langsamer und länger zu erhitzen, um das plötzliche Entweichen von Dämpfen aus dem Faden zu verhindern. Nach vollständiger Verdampfung no ist es zweckmäßig, die Fäden durch Steigerung des Stromes bei sehr hoher Temperatur zu erhitzen, um die Wolfram- oder anderen höchst hitzebeständigen Teilchen zu sintern und dazu die Eignung der Fäden zu Leuchtkörpern zu verbessern. Das schließliche Produkt ist ein widerstandsfähiger, höchst hitzebeständiger, gleichförmiger Leiter von homogener Zusammensetzung. ■

Als Bindemittel kann ferner zweckmäßig auch ein Amalgam verwendet werden, z. B. Kadmiumamalgam, welches bei niedriger Tem-

peratur schmilzt und leicht in sehr gleichförmiger Zusammensetzung zu erhalten ist. Die Herstellung erfolgt in gleicher Weise, wie für die Wismut - Kadmiumlegierung beschrieben worden ist..

In derselben Weise wie Glühfäden aus Molybdän und Wolfram können auch solche aus anderen höchst hitzebeständigen Stoffen, wie Bor, Zirkon, Thor, Titan, Tantal usw., oder aus mehreren der genannten Stoffe hergestellt werden.

Claims

Patent-Ansprüche:

. i. Verfahren zur Herstellung von Glühfäden aus Molybdän, Wolfram und anderen höchst hitzebeständigen Stoffen oder mehreren solchen, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine innige Mischung oder Legierung des. oder der hitzebeständigen Stoffe (Molybdän, Wolfram usw.) mit Kupfer oder einem noch leichter schmelzenden Metall oder einer solchen Legierung hergestellt und dann durch Walzen, Ziehen oder Pressen durch Düsen zu Fäden verarbeitet wird, worauf die. Fäden im Vakuum oder in einer sie nicht angreifenden Atmosphäre zwecks Verflüchtigung der wenig hitzebeständigen Bestandteile erhitzt werden.
2. Ausführungsform nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung einer Kadmiumlegierung, z. B.. einer Wismut-Kadmiumlegierung oder eines Amalgams,

z. B. Kadmiumamalgams.
3. Ausführungsform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß fein verteiltes Wolfram usw. unter Erwärmung mit der Kadmiumlegierung oder dem Amalgam verrieben wird. '