DE2245120C3 - Use of a tungsten with titanium and / or zirconium filament that is dimensionally stable at high temperatures for halogen-filled lamps - Google Patents
Use of a tungsten with titanium and / or zirconium filament that is dimensionally stable at high temperatures for halogen-filled lampsInfo
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Description
Der in elektrischen Glühlampen verwendete Wolframkörper wird unter sehr schweren Bedingungen betrieben. Außer einer langen Lebensdauer 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 is operated under very severe conditions. Besides a long lifespan, the Incandescent bodies have good dimensional stability and evaporation properties. These favorable properties must be used in today's halogen-filled lamps even at higher temperatures and in an aggressive manner Atmosphere can be guaranteed.
Für solche geänderten Betriebsverhältnisse mußten die Eigenschaften der herkömmlichen Wolframmaterialien mit K-, Si- und Al-Zusätzen weiter verbessert werden. So ist z.B. nach der DT-PS 16 08138 das Kalium vorteilhaft durch Thallium zu ersetzen, wodurch bei einigen Lampentypen der störende Lichtbogenbrand verringert werden kann. In Kenntnis der die herkömmlichen Zusätze beschreibenden Patente, z. B. US-PS 14 10 499 und 20 12 825 oder des ungarischen Patentes 1 55 352, kann die Wirkung der Zusätze folgendermaßen zusammengefaßt werden-For such changed operating conditions, the properties of the conventional tungsten materials had to can be further improved with K, Si and Al additions. For example, according to DT-PS 16 08138 this is It is advantageous to replace potassium with thallium, which in some lamp types causes the annoying arc fire can be reduced. Knowing the patents describing the conventional additives, e.g. B. US-PS 14 10 499 and 20 12 825 or the Hungarian patent 1 55 352, the effect of the additives can be summarized as follows-
Während der bekannten pulvermetallurgischen Herstellung des Wolframmetalls verdampften größtenteils die Zusatzmaterialien infolge der Einwirkung der Hitze (Sinterung, mechanische Formgebung, Glühen), und in den herkömmlichen, z. B. K, Si, Al enthaltenden mit GK gekennzeichneten Metallen verbleiben weniger als 20 ppm davon. Die an der Stelle der verdampften Zusätze zurückgebliebenen Veränderungen, sowie die in dem Metall verbliebenen Zusätze beeinflussen gemeinsam die Kristallisation und diese bestimmt die Eigenschaften des Metalls, z. B. die Formbeständigkeit. Die in dem Metall verbliebene Menge der Zusätze und ihre Wirkung können sich bei der Betriebstemperatur der Wendel (2400 bis 30000C) und in Gegenwart von aggressiven Gasverunreinigungen bereits bei erheblich niedrigeren Temperaturen in großem Maß vermindern. Dementsprechend ändert die Wendel während des Betriebes allmählich ihre Form, wodurch die Glühlampe vorzeitig zugrunde geht Ein weiterer Nachteil entsteht durch 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 Massenanfertigung sehr erschwert wird.During the known powder-metallurgical production of tungsten metal, the additional materials largely evaporated as a result of the action of heat (sintering, mechanical shaping, annealing), and in the conventional, e.g. B. K, Si, Al containing metals marked with GK remain less than 20 ppm thereof. The changes remaining at the point of the evaporated additives, as well as the additives remaining in the metal, jointly influence the crystallization and this determines the properties of the metal, e.g. B. the dimensional stability. The remaining metal in the amount of additives and their effect can be reduced at the operating temperature of the filament (2400-3000 0 C) and in the presence of corrosive gas impurities already at considerably lower temperatures greatly. Accordingly, the filament gradually changes its shape during operation, which causes the incandescent lamp to perish prematurely.A further disadvantage arises from the fact that, due to the evaporation of most of the K, Si and Al additives, these types of material are reliably differentiated from other types of tungsten becomes very difficult in the course of mass production.
Bei den Glühwendeln gemäß der US-PS 20 12 825 kann auch bereits Zirkonium enthalten sein.The filaments according to US Pat. No. 20 12 825 can also already contain zirconium.
Darüber hinaus ist es aus J. L e s s — Common Metals 2 (1960), S. 277 bis 291) bekannt, daß Zusätze von Titan und von Spuren bis 0,72% Zirkonium die mechanischen Eigenschaften und die Verarbeitbarkeit von Wolfram verbessern, und schließlich ist es aus der OE-PS 1 29 950 bekannt, daß Zusätze wie Titan und/oder Zirkonium die Formbeständigkeit von Wolfrarnglühwendeln erhöhen. Gegenüber diesem Stand der Technik wird die Erfindung in der Verwendung einer bei hohen Temperaturen formbeständigen Glühwendel aus Wolfram mit 50 bis 500 ppm Titan und/oder Zirkonium und den üblichen Zusätzen, wie Kalium, Silizium und/oder Aluminium, für halogengefüllte Lampen mit der Maßgabe, daß das Verhältnis der Menge des Titans und/oder Zirkoniums zur gemeinsamen Menge des Kaliums, Siliziums und/oder Aluminiums in der fertigen Wendel einen Wert zwischen 1 und 10 aufweist, gesehen.In addition, it is known from J. Les s - Common Metals 2 (1960), pp. 277 to 291) that additions of titanium and from trace amounts to 0.72% zirconium, the mechanical properties and processability of tungsten improve, and finally it is known from OE-PS 1 29 950 that additives such as titanium and / or zirconium the Increase dimensional stability of tungsten filaments. Compared to this prior art, the Invention in the use of a tungsten filament that is dimensionally stable at high temperatures with 50 to 500 ppm titanium and / or zirconium and the usual additives such as potassium, silicon and / or Aluminum, for halogen-filled lamps with the proviso that the ratio of the amount of titanium and / or zirconium to the combined amount of potassium, silicon and / or aluminum in the finished product Helix has a value between 1 and 10, seen.
Die erfindungsgemäße Erkenntnis ist also, daß die herkömmlichen Zusätze mit einem solchen Material oder solchen Materialien in einem bestimmten Verhältnis zu ergänzen sind, so daß sie auch nach der Verringerung der Mengen oder nach Wirkungsloswerden der vorerwähnten Stoffe, in pseudomorpher Anordnung wenigstens zu 80% der ursprünglichen Menge in dem Wolframmetall verbleiben, selbst nach einem mehrere tausend Stunden andauernden Betrieb der Lampe, und so auch bei hoher Temperatur dauernd die gewünschten mechanisch-physikalischen Eigenschaften sichern und damit die Anwendung in aggressiven Atmosphären, also bei halogengefüllten Lampen, ermöglicht wird.The knowledge according to the invention is therefore that the conventional additives with such a material or such materials are to be supplemented in a certain ratio so that they are also after the Reduction of the amounts or after the aforementioned substances become ineffective, in pseudomorphic Arrangement at least 80% of the original amount remains in the tungsten metal, even after an operation of the lamp lasting several thousand hours, and thus continuously even at high temperatures ensure the desired mechanical-physical properties and thus the application in aggressive atmospheres, i.e. halogen-filled lamps.
Die Erfindung soll an nachstehenden Beispielen erläutert werden:The invention is illustrated by the following examples:
1. Auf bekannte Art — z.B. durch Zerlegen und Präparieren von Ammoniumparawolframat — hergestelltes 0,2% K, 0,15% Si und 0,02% Al enthaltendes Wolframoxid mit 0,7% Glühverlust wM mit einer 0,02% Ti entsprechenden Menge von TiCh Lösung vermengt Diese Substanz wird unter Umrühren eingetrocknet und auf 3000C erhitzt. Nachher wird das Pulver nach bekannter Art in einem H2-Strom bei einer 8500C nicht überschreitenden Temperatur zu Metall reduziert Das Metallpulver wird — ebenfalls auf bekannte Weise — zu Stäben gepreßt und bei 94% des Durchschmelzstromes gesintert.1. Tungsten oxide containing 0.2% K, 0.15% Si and 0.02% Al, produced in a known manner - for example by breaking down and preparing ammonium paratungstate - with 0.7% loss on ignition by weight with an amount corresponding to 0.02% Ti Tich solution blended This substance is dried under agitation and heated to 300 0 C. The powder is then reduced to metal in a known manner in a stream of H2 at a temperature not exceeding 850 ° C. The metal powder is - also in a known manner - pressed into rods and sintered at 94% of the melt stream.
In dem so gewonnenen Wolframkörper sind 180 ppm Titan, sowie je 20 ppm K, Si und Al zu finden, somit beträgt das VerhältnisIn the tungsten body obtained in this way, 180 ppm of titanium and 20 ppm each of K, Si and Al are added find, so the ratio is
Ti
K + Si +AlTi
K + Si + Al
= V= V
Die aus dem Stab in bekannter Weise gefertigte Wendel wird in 230-V/5000-W-Halogen-Flutlichtlampen eingebaut. Die Wendel änderte ihre Form während der Lebensdauer nicht meßbar, und der während derselben Zeit eingetretene Gewichtsverlust infolge der Verdampfung war um 1 % kleiner als bei der mit herkömmlichen Zusätzen hergestellten Wendel.The filament made from the rod in a known manner is used in 230 V / 5000 W halogen floodlights built-in. The helix did not change its shape measurably during its service life, and the weight loss due to evaporation during the same time was 1% less than with the helix made with conventional additives.
2. Die nach Beispiel 1 hergestellte Wendel wurde zum Vergleich in eine 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 Btispiel 1 beschriebenen überein.2. The filament produced according to Example 1 was not converted into a halogen component for comparison Integrated 220 V / 150 W projection lamp: the properties of the filament are correct essentially identical to those described in Example 1 during operation of the lamp.
3. Das Wolframoxid nach Beispiel 1 wurde statt mit Ti, mit einer 0,01% Zr entsprechenden Menge von Zirkonnitrat behandelt und gleichzeitig nach3. The tungsten oxide according to Example 1 was instead of Ti, with an amount of 0.01% Zr Zircon nitrate treated and at the same time after
Beispiel 1 oder 2 eine Wendel und eine Glühlampe hergestellt Die Wendel hatte im wesentlichen die gleichen Eigenschaf ten wie die im Beispiel 1.Example 1 or 2 a filament and an incandescent lamp produced. The filament essentially had the same properties as in example 1.
4. Das Wolframoxid nach Beispiel i wurde mit einer 0,02% Ti und 0,002% Zr entsprechenden Menge von TTlCb- und Zr-Nitrat behandelt und ebenfalls nach Beispiel 1 oder 2 eine Wendel und eine Glühlampe hergestellt Die Wendel hat dem Wesen nach die gleichen Eigenschaften aufgewiesen, wie dieimBeispiell.4. The tungsten oxide according to example i was made with an amount corresponding to 0.02% Ti and 0.002% Zr Treated by TTlCb and Zr nitrate and also according to Example 1 or 2 a coil and a Incandescent lamp manufactured The filament has essentially the same properties as the example.
5. Das Wolframoxid nach Beispiel 1 wurde mit einer 0,002 Ti entsprechenden Menge von TiCb behandelt und in üblicher Weise zu einer 220-V/40-W-Normallampenwendel aufgearbeitet Während der Aufarbeitung des Metalls sich ergebende Halbprodukte (Stab, Draht, Wendel) können in der Massenfertigung, z.B. durch eine spektrographischf 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.5. The tungsten oxide according to Example 1 was treated with an amount of TiCb corresponding to 0.002 Ti and in the usual way to a 220 V / 40 W standard lamp filament Reconditioned Semi-products resulting from the reconditioning of the metal (Rod, wire, helix) can be used in mass production, e.g. by a spectrographic Method can be identified and thereby different from the conventional or with other additional components types of tungsten produced, as well as those produced for halogen-filled lamps A distinction can be made between products with a higher titanium content.
Als Vergleich werden hier einige Meßwerte angegeben, die die günstigen Eigenschaften der Ti-Zr enthaltenden Wolframkörper bestätigen.As a comparison, some measured values are given here that demonstrate the favorable properties of Ti-Zr confirm containing tungsten bodies.
Zugfestigkeit in kp/mm2 Tensile strength in kp / mm 2
Bei Zimmertemperatur 299 290At room temperature 299 290
Bei 1850° C 732 8,42At 1850 ° C 732 8.42
Dehnung, %Strain, %
Bei Zimmertemperatur 3,4 2,7At room temperature 3.4 2.7
Bei 1850° C 30.8 22,5At 1850 ° C 30.8 22.5
Bei dem erfindungsgemäßen Material tritt der größte Teil der Dehnung bei der höchsten Zerreißkraft auf, was Hinblick auf die Formbeständigkeit bei hoherIn the case of the material according to the invention, most of the elongation occurs at the highest tear force, what In terms of dimensional stability at high
Temperatur sehr günstig ist Ein weiterer Vorteil ist, daß der Glühkörper bei raschem Aufglühen — insbesondere oberhalb 24000C — auffallend weniger verdampft als die herkömmlichen Wolframstoffe. Diese Erscheinung ist bei einem Aufglühen in einer Kohlenstoff enthaltenden Atmosphäre noch intensiver. Dies hat besondere Bedeutung, wenn die Halogenkomponente in die Lampe in Form einer Halogen enthaltenden Kohlenwasserstoffverbindung eingebracht wird.Temperature is very low A further advantage is that the incandescent body with rapid glowing of - in particular above 2400 C 0 - strikingly less than the conventional tungsten evaporated substances. This phenomenon is even more intense when glowing in an atmosphere containing carbon. This is of particular importance when the halogen component is introduced into the lamp in the form of a halogen-containing hydrocarbon compound.
Claims (1)
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| HUEE001948 HU162969B (en) | 1971-09-13 | 1971-09-13 |
Publications (3)
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| DE2245120B2 DE2245120B2 (en) | 1976-01-29 |
| DE2245120C3 true DE2245120C3 (en) | 1976-09-02 |
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