DE2245120A1 - TUNGSTEN BODY RESISTANT AT HIGH TEMPERATURES - Google Patents

TUNGSTEN BODY RESISTANT AT HIGH TEMPERATURES

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DE2245120A1 DE19722245120 DE2245120A DE2245120A1 DE 2245120 A1 DE2245120 A1 DE 2245120A1 DE 19722245120 DE19722245120 DE 19722245120 DE 2245120 A DE2245120 A DE 2245120A DE 2245120 A1 DE2245120 A1 DE 2245120A1
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C27/00Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
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Description

EGYESÜ1T IZZOIiAMPA ES VILLAMOSSAGI BESZVENYTARSASAG Budapest IV., Ujpest Vaci ut 77.EGYESÜ1T IZZOIiAMPA ES VILLAMOSSAGI BESZVENYTARSASAG Budapest IV., Ujpest Vaci ut 77.

Bei hohen Temperaturen beständiger WolframkörperTungsten body resistant to high temperatures

Die Erfindung betrifft einen bei hohen Temperaturen formbeständiger Wolframkörper für die Herstellung von Glühkörpern (Wendeln) halogengefüllter lampen und Sonde.rlampen, der herkömmliche Zusätze wie z.B. K, Si, Al oder diese ersetzende Zusätze enthält.The invention relates to a device that is dimensionally stable at high temperatures Tungsten bodies for the production of incandescent bodies (coils) for halogen-filled lamps and probe lamps, which contains conventional additives such as K, Si, Al or additives that replace them.

Vor der Beschreibung der Erfindung sei kurz der technische Hintergrund erörtert.Before describing the invention, the technical background will be briefly discussed.

Der in elektrischen Glühlampen verwendete Wolframkörper wird unter sehr schweren Bedingungen betrieben. Ausser einer langen Lebendauer, muß der Glühkörper gute Formstabilitäts- und Verdampfungseigenschaften besitzen. Diese günstigen Eigenschaften müssen in den heutigen halogengefüllten Lampen selbst bei höheren Temperaturen und in einer aggressiven Atmosphäre gewährleistet werden.The tungsten body used in electric light bulbs operates under very severe conditions. In addition to a long service life, the incandescent body must have good dimensional stability and have evaporation properties. These favorable properties must be found in today's halogen-filled Lamps can be guaranteed even at higher temperatures and in an aggressive atmosphere.

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Für so1ehe geänderten Betriebsverhältnisee mußten die Eigenschaften der herkömmlichen Wolframmaterialien mit K, Si» Al Zusätzen weiter verbessert werden. So ist E.B. nach der DT - FS 1.608.138 das Kalium vorteilhaft duroh Thallium zu ersetzen, wo durch bei einigen Lampentypen der störende Liohtbogenbrand verringert werden kann. In Kenntnis der die herkömmlichen Zusätze beschreibenden Patente - z.B. US 1.410o499 und 2.012.825 oder des ungarischen Patentes Ir. 155.352, kann die Wirkung der Zusätze folgendermaßen zusammengefaßt werden:For such changed operating conditions, the properties the conventional tungsten materials with K, Si »Al additives can be further improved. So is E.B. after the DT - FS 1.608.138 the potassium beneficial duroh thallium to replace, where the annoying Liohtbogenbrand can be reduced with some lamp types. Knowing the Patents describing conventional additives - e.g. US 1.410o499 and 2.012.825 or the Hungarian patent Ir. 155.352, the effect of the additives can be summarized as follows will:

Während der bekannten pulvermetallurgischen Herstellung des Wolframmetalls verdampfen größterteils die Zusatzmaterialien infolge der Einwirkung der Hitze ( Sinterung, meohanische Formgebung, Glühen), und in den herkömmlichen, z.B. K, Si, Al enthaltenden mit GK gekennzeichneten Metallen verbleiben weniger als 20 ppm davon. Sie an der Stelle der verdampften Zusätze zurückgebliebenen Veränderungen, »owie die in dem Metall verbleibenden Zusätze beeinflußen gemeinsam die Kristallisation und diese bestimmt die Eigenschaften des Metalles, z.B. die Formbeständigkeit. Sie in dem Metall verbleibende Menge der Zusätze und ihre Wirkung können sich bei der Betriebstemperatur der Wendel (2400 bis 30000O) und in Gegenwart von aggressiven Gasverunreinigungen bereite bei erheblioh niedrigeren Temperaturen in großem Maß Vermindern. Dementsprechend ändert die Wendel während des Betriebes allmählich ihre Form, wodurch die Glühlampe vorzeitig zu Grunde geht. Ein weiterer Nachteil entsteht duroh den Umstand« daß wegen der Verdampfung des größten Teiles der K, Si und Al Zusätze die sichere Unterscheidung dieser Materialgattungen von anderen Wolframstoffarten im Laufe der Massenfertigung sehr erschwert wird.During the known powder metallurgical production of tungsten metal, the additional materials mostly evaporate as a result of the action of heat (sintering, mechanical shaping, annealing), and less than 20 ppm of them remain in the conventional metals marked with GK, e.g. containing K, Si, Al. The changes remaining at the point of the evaporated additives, such as the additives remaining in the metal, jointly influence the crystallization and this determines the properties of the metal, for example the dimensional stability. The amount of additives remaining in the metal and their effect can be reduced to a large extent at the operating temperature of the helix (2400 to 3000 0 O) and in the presence of aggressive gas contaminants at considerably lower temperatures. Accordingly, the filament gradually changes its shape during operation, as a result of which the incandescent lamp dies prematurely. Another disadvantage arises from the fact that, because of the evaporation of most of the K, Si and Al additives, it is very difficult to reliably distinguish these types of materials from other types of tungsten in the course of mass production.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu gründe, einen folframkör-The invention is based on the object to provide a folfram body

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per der eingange "beschriebenen Art zu schaffen, der bei hohen Temperaturen Über lange Zeit formbeständig bleibt.to create by the type described at the beginning high temperatures Retains its shape for a long time.

Diese Aufgabe wird duroh die im Anspruch aufgeführten Merkmale gelöst« Glühkörper, d.h. Wendeln, die aus erfindungsgemäßen Wolframzusammensetzungen hergestellt und in bekannte Halogeniaapen eingebaut wurden, haben selbst nach einem mehrere tausend Stunden andauernden Betrieb ihre ursprüngliche Form beibehalten» während ssur gleichen Zeit bei den aui Wolfram herkömmlicher Zusammensetzung hergestellten Lampen« eine Durchbiegung der Wendel bereits nach einigen hundert Brennstunden zu beobachten war·This object is achieved by the features listed in the claim «incandescent bodies, i.e. coils made from tungsten compositions according to the invention and have been built into known Halogeniaapen, even after several thousand hours of operation retain their original shape while ssur same With lamps made from tungsten with a conventional composition, the filament already sags could be observed after a few hundred burning hours

Die erfindungsgemäße Erkenntnis ist also, daß die herkömmlichen Zusaätjse mit einem solchen Material oder solchen Materialien zu ergänzen sind, welche auch nach der Verringerung der Mengen, oder nach Wirkungsloswerden der vorerwähnten Stoffe, in pseudomorpher Anordnung wenigstens zu 80ji der ursprünglichen Menge in dem Wolf ramme tall verbleiben, selbst nach eimern mehrere tausend Stunden andauernden Betrieb der Lampe, und so auch bei hoher Temperatur dauernd die gewünschten mechanisch-physikalischen Eigenschaften sichern·The knowledge according to the invention is therefore that the conventional additives with such a material or such Materials are to be supplemented, which even after the reduction of the quantities, or after the above-mentioned has become ineffective Substances, in a pseudomorphic arrangement, at least 80ji of the original amount remain in the Wolf ramme tall, even after buckets lasting several thousand hours Operation of the lamp, and so continuously even at high temperatures ensure the desired mechanical-physical properties

Ermittelt wurde, dal für die besondere schweren Anforderungen bei halogengefüllten Glühlampen ein größerer, z.B· bis 500. ppm Ti-Gehalt, und für die Anforderungen bei normalen Glühlampen ein geringerer, z.B. 20 ppm !Ei-Gehalt den Wolfram-körper am geeignetesten macht·It was determined that for the particularly difficult requirements for halogen-filled incandescent lamps a higher Ti content, e.g. up to 500 ppm, and for the requirements of normal Incandescent lamps a lower, e.g. 20 ppm! Egg content makes the tungsten body the most suitable

Ein derart kleiner, z.B· 20 ppm betragender Ti-Gehalt genügt bereits vollständig dazu, daß der Wolframkörper von anderen, Ti nicht enthaltenden, oder Ti in größerem Verhältnis enthaltenden Wolframkörpern durch eine spektraleSuch a small Ti content, e.g. 20 ppm, is already completely sufficient to ensure that the tungsten body of other tungsten bodies which do not contain Ti or which contain Ti in a larger proportion by a spectral

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Untersuchung in Jeder Phase der Herstellung oder Im Endprodukt sicher unterschieden werden kann·Investigation at any stage of manufacture or in the end product can be safely distinguished

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird an nachstehenden Beispielen erläuterttThe process according to the invention is illustrated by the following examples

1) Auf bekannter Art - z.B. durch Zerlegen und Präparieren von Ammoniumparawolframat - hergestelltes 0,2 ^ K, 0,15 Si und 0,02 i> Al enthaltendes Wolframoxid mit 0,7 GrlUhverlust wird mit einer 0,02 Xi entsprechenden Menge von XiOl, Lösung vermengt· Diese Substanz wird unter Umrühren eingetrocknet und auf 3000C erhitzt. Nachher wird das Pulver nach bekannter Art in einem H„-8trom bei einer 6500C nicht überschreitenden !Temperatur zu Metall reduziert· Das Metallpulver wird - ebenfalls auf bekannte Welse - zu Stäben gepresst und bei 94 t des Durohsohmelzatromes gesintert«1) of known type - for example, by cutting and preparation of ammonium paratungstate - produced 0.2 ^ K, 0.15 Si, and 0.02 i> Al-containing tungsten oxide of 0.7 i »GrlUhverlust with a 0.02 i" Xi corresponding amount of Xiol, solution blended · This substance is dried under agitation and heated to 300 0 C. After not border the powder in a known manner in a H "-8trom at 650 0 C temperature reduced to metal · The metal powder is - also known catfish - pressed into rods and 94 of Durohsohmelzatromes t sintered"

In dem so gewonnenen Wolframkörper sind 2Θ0 ppm Titan, sowie je 20 ppm K, Si und Al zu finden, somit beträgt das VerhältnisIn the tungsten body obtained in this way, there are 2Θ0 ppm titanium, as well as to find 20 ppm each of K, Si and Al, so that is relationship

Ti
ungefähr 5.
Ti
about 5.

K + Si f AlK + Si f Al

Die aus dem Stab in bekannter Weise gefertigte Wendel wird in 230 V, 5000 W Halogen Flutliohtlampen eingebaut. Die Wendel änderte ihre Form während der Lebensdauer nicht meßbar und der während der selben Zeit eingetretene Gewichtsverlust infolge der Verdampfung war um 1# kleiner als der, bei der mit herkömmlichen Zusätzen hergestellten Wendel.The filament made from the rod in a known manner is installed in 230 V, 5000 W halogen floodlight lamps. The helix did not change its shape measurably during life and the weight loss that occurred during the same period of time did not change measurably due to evaporation was 1 # smaller than that in which helix made with conventional additives.

2) Die nach Beispiel 1 hergestellte Wendel wurde in eine Halogenkomponente nicht enthaltende 220 V, 150 W Projektionslampe eingebaut! Die Eigenschaften der Wendel stimmen während des Betriebes der Lampe im Wesen mit denen im Beispiel 1 beschriebenen Uberein«2) The filament produced according to Example 1 was inserted into a 220 V, 150 W projection lamp which did not contain a halogen component built-in! The properties of the filament are essentially identical to those in the example during operation of the lamp 1 described above

_ ς —_ ς -

309813/083?309813/083?

3) Das Wolframoxid nach Beispiel 1 wurde statt mit Ti, mit einer 0,01 i* Zr entsprechenden Menge von Zirkonnitrat behandelt und gleichzeitig nach Beispiel 1 oder 2 eine Wendel und eine Glühlampe hergestellt. Die Wendel hatte im wesentlichen die gleichen Eigenschaften wie die im Beispiel 1*3) The tungsten oxide according to Example 1 was treated with an amount of zirconium nitrate corresponding to 0.01 i * Zr instead of Ti, and a filament and an incandescent lamp were produced at the same time according to Example 1 or 2. The helix had essentially the same properties as those in Example 1 *

4) Bas Wolframoxid nach Beispiel 1 wurde mit einer 0,02^6 Ii und 0,002 jt Zr entsprechenden Menge von XiOl, und Zr-Nitrat behandelt und ebenfalls nach Beispiel 1 oder 2 eine Wendel und eine Glühlampe hergestellte Die Wendel hat dem Wesen nach die gleichen Eigenschaften aufgewiesen» wie die im Beispiel 1.4) Bas tungsten oxide according to Example 1 was with a 0.02 ^ 6 Ii and 0.002 jt Zr corresponding amount of XiOl, and Zr nitrate treated and also according to Example 1 or 2 has a filament and an incandescent lamp produced the filament exhibited essentially the same properties as those in Example 1.

5) Da« Wolframoxid nach Beispiel 1 wurde mit einer 0,002 Xi entsprechenden Menge von XiOl, behandelt und in üblicher Weise zu einer 220 V9 4OW Normallampenwendel aufgearbeitet. Während der Aufarbeitung des Metalle· sich ergebende Halbprodukte ( Stab, Draht, Wendel ) können in der Massenfertigung, Z0B. duroh eine spektrographlsohe Methode identifiziert werden und dadurch von den herkömmlichen oder mit anderen Zusatzkomponenten hergestellten Wolframsorten, sowie von den für halogengefüllte lampen hergestellten Produkten höheren Titangehaltes unterschieden werden» Als Vergleich werden hier einige Meßwerte angegeben, die die günstigen Eigenschaften der Ti-Zr enthaltenden Wolframkörper bestätigen.5) The tungsten oxide according to Example 1 was treated with an amount of XiOl corresponding to 0.002 Xi and worked up in the usual way to give a 220 V 9 4OW standard lamp filament. During the work-up of metals · resulting semi-finished products (rod, wire, coil) may be used in mass production, Z 0 B. duroh a spektrographlsohe method are identified and prepared by the conventional or manufactured with other additional components tungsten locations, as well as the halogen-filled lamps A distinction is made between products with a higher titanium content. As a comparison, some measured values are given here which confirm the favorable properties of the tungsten bodies containing Ti-Zr.

Zugfestigkeit Gemeflen mit einem Gemäßen mit einemTensile strength Gemeflen with a Gemeflen with a Og kg/mm2 0 0,185 mm Ti9Zr ff 0,185 mm Ii9 ZrOg kg / mm 2 0 0.185 mm Ti 9 Zr ff 0.185 mm Ii 9 Zr

enthaltenden Draht nicht enthaltendencontaining wire not containing

Drahtwire

309813/0832309813/0832

22A512Ü22A512Ü

Bei ZimmertemperaturAt room temperature

299 290299 290

Bei 1850 0O 7,92 8,42At 1850 0 O 7.92 8.42

Dehnung + fettStretch + fat Zimmertemperatur 3,4 2,7Room temperature 3.4 2.7

Bei 1850 0O 30,8 22,5At 1850 0 O 30.8 22.5

Bei dem erfindungsgemäßen Material tritt der grfSfite Teil der Dehnung bei der höohaten Zerreilkraft auf, was im Hinblick auf die formbeständigkeit bei hoher Temperatur «ehr günstig ist· Bin weiterer Torteil de· erfindungsgemÄflen GUUhkörpere ist, dafl dieser bei raaohen Aufglühen - inebesondere oberhalb 2400 0O - auffallend weniger verdampft als die herkömmlichen Wolfram·toffΒ. Diese Braoheinung ist bei einem Aufglühen in einer Kohlenstoff enthaltenden Atmosphäre nooh intensiver· Dies hat besondere Bedeutung, wenn die Halogenkomponente in die Lampe in form einer Halogen enthaltenden Kohlenwasserstoff verbindung eingebracht wird.In the inventive material of grfSfite part occurs strain at the höohaten Zerreilkraft what ore in terms of dimensional stability at high temperature "low · Bin is further Torteil de · erfindungsgemÄflen GUUhkörpere is DAFL this at raaohen glowing of - inebesondere above 2400 0 O - Noticeably less vaporized than conventional tungsten · toffΒ. This browning is nooh more intense when glowing in a carbon-containing atmosphere. This is of particular importance when the halogen component is introduced into the lamp in the form of a halogen-containing hydrocarbon compound.

- Patentanspruch -- claim -

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Claims (1)

PatentanspruchtClaimed Bei hohen Temperaturen formteständiger Wolframkörper für die Herstellung von G-lühkörpern (Wendeln) halogengefUllter Lampen und Sonderlampen, der herkömmliche Zusätze wie z. B» K, Si» Al oder diese ersetzende Zu-Bätze enthält» dadurch gekennzeichnet, daß er außer diesen Zusätzen Titan und/oder Zirkon in der Größenordnung von 20 bis 500 ppm enthält und das Verhältnis der Menge des Titan und/oder Zirkon zur gemeinsamen Menge dee K, Si und Al im fertigen Wolframkörper einen Wert zwischen 1 und 10 beträgt.Tungsten body that retains its shape at high temperatures for the production of G-glow bodies (coils) halogen-filled Lamps and special lamps that use conventional accessories such as B »K, Si» Al or these replacing additions contains »characterized in that, in addition to these additives, it contains titanium and / or zirconium in the order of magnitude Contains from 20 to 500 ppm and the ratio of the amount of titanium and / or zirconium to the common The amount of K, Si and Al in the finished tungsten body is one Value is between 1 and 10. D · H-^resting D · H- ^ resting PatentanwaltPatent attorney 309813/0832309813/0832
DE19722245120 1971-09-13 1972-09-11 Use of a tungsten with titanium and / or zirconium filament that is dimensionally stable at high temperatures for halogen-filled lamps Expired DE2245120C3 (en)

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HUEE001948 HU162969B (en) 1971-09-13 1971-09-13

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DE2245120B2 DE2245120B2 (en) 1976-01-29
DE2245120C3 DE2245120C3 (en) 1976-09-02

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DE2245120B2 (en) 1976-01-29
GB1399385A (en) 1975-07-02
SE382470B (en) 1976-02-02
HU162969B (en) 1973-05-28
AT319399B (en) 1974-12-27

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