DE269498C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE ^:fMff. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 6. Oktober 1910 ab.

Für diese Anmeldung ist bei der Prüfung gemäß dem Unionsvertrage vom

20. März 1883

. . die Priorität

14. Dezember 1900

auf Grund der Anmeldungen in den Vereinigten Staaten von Amerika vom Ö.Oktober 1909 für den Patentanspruch ι und vom 23. Februar 1910 für den Patentanspruch 2 anerkannt.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wolframdraht für elektrische Glühlampen und auf Verfahren zu seiner Herstellung. Bis in die neueste Zeit galt das Metall Wolfram als nicht duktil, und es war unmöglich, es zu Drähten oder Fäden zu ziehen. In den britischen Patentschriften 21513 vom Jahre 1906 und 16530 vom Jahre 1907 wurde von dem Erfinder, der auch die jetzige Erfindung gemacht hat, gezeigt, daß Wolfram, wenn es nach den dort beschriebenen Verfahren behandelt wird, bei gewissen Temperaturen gezogen oder anderweitig bearbeitet oder geformt werden kann. Gemäß der Erfindung kann dies Ergebnis nicht bloß bei solchen Temperaturen erzielt werden, welche oberhalb der gewöhnlichen Temperatur liegen, sondern auch bei letzterer, so daß das Wolframmetall nach Belieben in eine gewünschte Form gebracht

werden kann und seine Duktilität behält. Das einfachste Verfahren, welches dem Erfinder gegenwärtig bekannt ist, um Wolfram in solcher Weise duktil zu machen, besteht darin, daß man das Wolfram wiederholt längere Zeit durch Hämmern, Schlagen, Walzen, Ziehen o. dgl. mechanisch bearbeitet, wobei es während der ersten Bearbeitungsstufen erwärmt wird, bis es schließlich einen Zustand annimmt, in welchem es duktil ist, so daß es etwa wie weicher Eisen draht gebogen, gewalzt usw. werden kann, und zwar bei gewöhnlicher Temperatur oder, falls dies vorgezogen wird, in erwärmtem Zustand, d. h. während das Metall bisher die Duktilität, die man ihm bei Erwärmung geben konnte, verlor, behält es diese nach der wiederholten mechanischen Bearbeitung, die gemäß der Erfindung angewandt wird.

Hierdurch wird ermöglicht, daß man mit Wolframdraht, welcher gemäß der Erfindung hergestellt wurde, die bei der Herstellung von Glühlampen erforderlichen, eine Formänderung bedingenden Verrichtungen, wie z. B. das Aufwickeln auf einem Traggestell, ohne Erwärmung ausführen kann, und daß der Bruch bei der Herstellung wie auch beim Versand der Lampen in bedeutendem Maße verringert wird.

Wenn die Bearbeitung in der Weise geschieht, wie in dem späteren Teil der Be- Schreibung angegeben ist, dann behält der Wolframdraht, wie ferner gefunden wurde, seine Duktilität, selbst nach längerer Erhitzung auf sehr hohe Temperatur, also auch nach wiederholter Erhitzung auf sehr hohe Temperatur und darauffolgender Abkühlung, wie

dies beim täglichen Gebrauch der Glühlampen der Fall ist.

Der erste Schritt bei der Herstellung des Erfindungsgegenstandes besteht in der Herstellung eines zusammenhängenden Wolframkörpers. Hierzu können verschiedenene, teilweise schon bekannte Verfahren dienen. Als Ausgangsmaterial dient hierbei gewöhnlich Wolframpulver.

ίο Wolfram pulver wird meist durch Reduktion von Wolframtrioxyd mittels Wasserstoff oder Kohlenstoff erhalten. Das durch Wasserstoff reduzierte Wolfram enthält leicht sehr geringe Mengen nicht reduzierten Wolframoxydes, so daß es in diesem Falle manchmal vorteilhaft ist, etwas fein verteilten Kohlenstoff, z. B. graphitisierten Lampenruß zu dem Wolframpulver hinzuzufügen, wodurch der angegebene Ubelstand beseitigt wird. Da die Reduktion mittels Wasserstoff gewöhnlich in einem Eisenrohrofen vorgenommen wird, so können manchmal Eisenteilchen von dem Rohr sich loslösen und das Wolfram verunreinigen. Um dies zu vermeiden, kann man die Eisenteilchen durch einen magnetischen Separator aus dem Wolframpulver entfernen.

Wolfram, welches durch die Reduktion des Oxydes mittels Kohlenstoff gewonnen wurde, enthält häufig eine ganz geringe Menge Kohlenstoff, der möglicherweise mit dem Wolfram als Karbid verbunden ist. Dies ist aber nicht notwendigerweise ein Nachteil, es scheint vielmehr, daß dieser Kohlenstoff dem Wolframkörper eine gewisse Festigkeit gibt, die während der folgenden Behandlung erwünscht ist. Doch ist es auch möglich, daß diese Vergrößerung der Festigkeit nicht von der Anwesenheit von Kohlenstoff im fertigen Produkt herrührt, sondern daher, daß der Kohlenstoff die letzten Spuren von Wolframoxyd beseitigt. Dieses Oxyd scheint eine ausgesprochen nachteilige Wirkung auszuüben und sollte daher sehr sorgfältig entfernt werden, insbesondere, wenn es sich darum handelt, große Wolframkörper herzustellen und weiterzuverarbeiten. Bei kleinen Wolframkörpern, etwa Stäben oder Drähten von 0,5 bis 2,5 mm Durchmesser sind diese Vorsichtsmaßregeln nicht so notwendig, da aus diesen das Oxyd beim Sintern hinreichend herausgetrieben wird. Das Wolframpulver, welches in der angegebenen oder in irgendeiner anderen geeigneten Weise gewonnen wird, kann durch verschiedene Verfahren in die Form zusammenhängender Körper gebracht werden, z. B. durch das Kadmiumamalgamverfahren, welches in der britischen Patentschrift 16530 aus dem Jahre 1907 beschrieben ist, oder durch das Glucoseverfahren der britischen Patentschrift 21513 vom Jahre 1906 oder durch die Anwendung von hohem Druck. In letzterem Falle wird das Wolframpulver rein und ohne Zusatz eines Bindemittels in einer geeigneten Form einem hohen Druck unterworfen. Die Form kann aus Gußeisen oder -stahl bestehen, soll hochpoliert sein und wird zweckmäßig mit einer Mischung von Terpentingeist und gekochtem Leinsamenöl eingeölt. Der anzuwendende Druck muß so groß sein, daß ■ die erhaltenen Stücke genügend fest sind, damit man sie handhaben kann, er soll jedoch nicht so hoch sein, daß sich in den gepreßten Stäben Sprünge bilden, was an den Ecken oder Kanten leicht eintreten kann. Die Form soll so stark gewählt werden, daß sie während der Anwendung des Druckes keine nennenswerte Deformation erleidet, da dies' sonst ebenfalls zur Bildung von Sprüngen in den gepreßten Stäben beiträgt. Letztere werden zweckmäßig 20 cm lang gewählt bei einem quadratischen Querschnitt von 10 mm Seitenlänge.

Wenn die Stäbe aus der Form genommen werden, besitzen sie gerade genug Festigkeit, um zusammenzuhalten. Sie werden dann in einen mit Gas geheizten Eisenrohrofen gesetzt, durch welchen Wasserstoff strömt. Zweckmäßig werden sie in Eisenschiffchen eingeschlossen und in Quarzpulver eingepackt. Die Erhitzung von aus sehr feinem Pulver hergestellten Stäben der angegebenen Größe erfolgt zweckmäßig bei ungefähr 1200 ° C. und wird durch ungefähr zwei Stunden fortgesetzt. Hierbei desti'liert das Schmieröl, der Kohlenftoffrest wird durch den Wasserstoffstrom beseitigt, und die Stäbe schrumpfen zusammen und werden viel fester.

Hierauf werden die Wolframstäbe lotrecht in einer großen, mit Wasserstoff gefüllten Flasche befestigt und hier ein Wechselstrom von ungefähr 1400 Ampere durch sie geleitet. Dies wird durch 10 Minuten fortgesetzt, kann aber auch länger andauern. Es ist wünschenswert, aber nicht unbedingt erforderlich, daß der Strom nicht plötzlich ausgeschaltet, sondern allmählich während einer weiteren Dauer von etwa 6 Minuten verringert wird, damit die Stäbe langsam auskühlen. Während des Strotudurchganges von 1400 Ampere befinden sich die Stäbe auf glänzender Weißglut und sintern zu dichten, harten Stäben, welche bei gewöhnlicher Zimmertemperatur (etwa 20° C.) zerbrechlich sind.

Nach der Herstellung zusammenhängender Wolframkörper beginnt die den eigentlichen Gegenstand der Erfindung bildende Arbeit, durch welche die Form des Körpers oder seine molekularen Eigenschaften oder beides geändert wird.
Wenn es sich lediglich darum handelt,

Wolframkörper in die verschiedenen Formen zu bringen, welche bei der Herstellung von Glühlampen anwendbar sind, dann kann in einer der verschiedenen Weisen vorgegangen werden, welche in der britischen Patentschrift 16530 vom Jahre 1907 beschrieben sind, nämlich durch Spulen, Wickeln oder Biegen, Walzen, Ziehen und andere zusammengesetzte Manipulationen.

Durch wiederholte mechanische Bearbeitung, wie Walzen oder Ziehen, werden nun gemäß der Erfindung die Wolframkörper in gleichförmige und sehr feste Drähte oder Fäden umgewandelt, in welchen der ursprünglich kristallinische Zustand in weitem Maße verschwunden ist. Tatsächlich kann erreicht werden, daß das Wolfram seine Sprödigkeit verliert und solche physikalische oder molekulare Eigenschaften annimmt, daß es bei gewöhnlicher Temperatur duktil ist. Dies kann durch Walzen oder Hämmern erreicht werden, oder man kann die"T3earbeitung mit den Walzen beginnen und mit den Ziehdüsen vollenden, oder mit einem Hammerwerk beginnen und mit den Düsen vollenden. In jedem dieser Fälle wird das Wolfram in erhitztem Zustand der wiederholten mechanischen Bearbeitung ausgesetzt und dies so lange fortgesetzt, bis die Wolframkörper schließlich sehr dicht und fest und den bisher bekannten Wolframkörpern ganz unähnlich werden.

Beim Ziehen des Wolframs zu Draht kann man von kleinen Stäben oder ähnlichen Gebilden ausgehen, welche nach irgendeinem der obenerwähnten Verfahren zur Herstellung zusammenhängender Wolframkörper gewonnen sein können, und kann sie ohne weitere mechanische Behandlung unmittelbar dem Ziehprozeß in erhitzten Düsen unterwerfen. Zwecks Erhöhung der Leistung und aus anderen Gründen soll man jedoch von verhältnismäßig großen Stäben oder Stangen ausgehen, welche, bevor sie in die Düsen zwecks Ziehens gebracht werden, in ihrer Größe genügend verringert werden müssen durch wiederholte geeignete Bearbeitung, wie etwa durch Walzen oder Hämmern, z. B. in einem Schlagwerk, wie' noch später beschrieben werden wird. Nach dieser Verringerung der Größe können sie durch die Ziehdüsen geführt werden. Im folgenden soll zuerst ein Beispiel für den Fall beschrieben werden, daß die zusammenhängenden Wolframkörper, wie sie ursprünglich gewonnen wurden, von verhältnismäßig geringer Größe sind, so daß sie unmittelbar dem Ziehprozeß unterworfen werden können.

Um die dünnen Drähte herzustellen, welche in Glühlampen gebraucht werden können, werden zweckmäßig Ziehsteine benutzt. Die größeren Ziehsteine können aus Schnellaufstahl hergestellt werden, so daß sie auf Rotglut erhitzt werden können und dabei hart bleiben. Zweckmäßiger werden jedoch für alle Durchmesser Diamanten benutzt. Die Düsen werden in geeigneter Weise erwärmt, z. B. durch den elektrischen Strom oder durch Gas. Eine einfache Anordnung zum Erhitzen der Düsen mittels Gasstrahlen ist in der Fig. ι dargestellt. Bei dieser Anordnung besteht die mit 1 bezeichnete Düse aus einem zylindrischen Metallstück, in welches der Diamant in üblicher Weise eingesetzt ist. Das Metallstück wird von Klemmbacken 2 getragen. Ein Gasrohr 3 führt Gas zu dem kreisbogenförmigen Brenner 4, aus dessen Löchern 5 kleine Gasstrahlen gegen den Rand der Düse gerichtet werden. Bevor der Draht in die Düse eintritt, wird er durch einen Schlitz 6 eines zylindrischen Stabes 7 geführt, welcher gleichfalls durch einen aus der Leitung 8 austretenden Gasstrahl erhitzt wird. Auf diese Weise wird der Draht erwärmt, bevor er die Düse erreicht. Die zum Ziehen des Drahtes dienende Klemme kann in irgendeiner geeigneten Form ausgeführt sein, wie schematisch bei 9 angedeutet ist. Die Klemmbacken werden mittels Gas erhitzt, welches dem kleinen, an der Klemme befestigten Brenner 10 durch die Leitung 11 zugeführt wird. '

Es ist zweckmäßig, die Düsen zu schmieren, und hierfür eignet sich besonders eine im Handel erhältliche Graphitschmiere, welche aus einer Suspension von entflocktem Achesongraphit in Wasser bestehen soll. Die Drähte werden zweckmäßig zugespitzt, um sie in die Düsen leicht einführen zu können. Hierzu dient bei stärkeren Drähten das Eintauchen

■ der Drahtenden in geschmolzenes Kaliumnitrit, während man bei schwächeren Drähten die Enden in eine starke Lösung von Kaliumzyanid tauchen und einen elektrischen Strom in solcher Richtung durch die Drähte senden

■· kann, daß sie zur Anode werden.

Die beim Ziehen aufeinanderfolgend zu benutzenden Düsen unterscheiden sich nur sehr wenig im Durchmesser. Geht man beispielsweise von einem gesinterten Stabe aus, welcher einen Durchmesser von etwa 0,65 mm besitzt und nicht vorher mechanisch bearbei- no tet worden ist, so kann man die Düsen bis zu etwa 0,35 mm stufenförmig um etwa 0,0125 mm abnehmen lassen, von 0,35 bis 0,1 mm um je 0,006 mm, von 0,1 bis 0,75 mm um je 0,003 mm, von 0,77 bis 0,375 mm um je 0,0025 ^{mm un}d von 0,375 bis 0,25 mm oder noch weniger um je 0,00125 mm. Die Temperatur soll beim Ziehen zwischen 0,65 und 0,45 mm 600 bis 650⁰ C. betragen, dann bis zu 0,25 mm 500⁰ und schließlich 400°.

Wenn ein Stab von ursprünglich 0,65 mm bis zu einem Durchmesser von 0,18 mm gezogen ist, dann kann er bei Zimmertemperatur ohne zu brechen um den Finger gewickelt werden. Bei Fortsetzung des Ziehprozesses bis zu geringerem Durchmesser wird der Draht mehr und mehr geschmeidig,. bis er bei ungefähr 0,1 mm in jedem Sinn duktil ist und wie jedes andere duktile Metall behandelt, also durch Düsen gezogen werden kann, die nicht über Zimmertemperatur erhitzt sind. Doch wird es gewöhnlich vorgezogen, die Düsen auch auf den letzten Stufen des Ziehprozesses zu erhitzen, da hierdurch das Ziehen etwas erleichtert wird.

Eine geeignete Methode, um das Wolfram während des Ziehens heiß zu halten, besteht auch darin, daß man elektrischen Strom durch den Draht schickt. Dabei können die Düsen und der erhitzte Teil des Drahtes in einem evakuierten oder mit Wasserstoff oder einem anderen reduzierenden Gase gefüllten Behälter eingeschlossen sein.

Für die mechanische Bearbeitung, durch welche die Wolframkörper entweder in ihre fertige Form gebracht werden können oder in eine solche Form, in welcher sie zu den für die elektrischen Glühlampen erforderlichen dünnen Drähten gezogen werden können, eignet sich auch eines der wohl bekannten Schlagwerke (Fig. 2), z. B. eines nach Art des in der amerikanischen Patentschrift 515576 beschriebenen. Die Hämmermethode ist insbesondere dann nützlich, wenn große Mengen bearbeitet werden sollen.

Geht man von einem Stab aus, welcher durch Pressen des trockenen Pulvers und darauffolgendes Sintern in der bereits beschriebenen oder in einer andern geeigneten Weise hergestellt worden ist, so wird zunächst der Stab in einem Porzellanrohrofen durch einen stromdurchflossenen Platindraht elektrisch erhitzt, während gleichzeitig ein Wasserstoffstrom durch das Ofenrohr geleitet wird.

Der Stab wird bis auf ungefähr 1300⁰ C. erhitzt, dann aus dem Ofen herausgenommen und, während er noch heiß ist, in das Schlagwerk eingeführt. Nachdem der Querschnitt des Stabes etwas verringert worden ist, ist es vorteilhaft, den Ofen unmittelbar vor dem Hammerwerk anzuordnen, wie die Fig. 2 bei 12 zeigt, so daß der nun verlängerte und im Querschnitt verringerte Wolframstab unmittelbar in das Schlagwerk eingeführt werden kann, ohne zu sehr abzukühlen, bevor er der Wirkung der Hämmerdüsen unterworfen wird. Selbstverständlich können auch andere geeignete Heizvorrichtungen benutzt werden. Bei der dargestellten Vorrichtung wird das Porzellanrohr 13 durch einen Platindraht 14 erhitzt, durch welchen ein elektrischer Strom geleitet wird, und welcher von einer die Hitze zurückhaltenden Hülle 15 umgeben ist. Mittels des Rohres 16 wird ein Wasserstoffstrom in das Innere des Ofens und in den Raum zwischen den Hämmerdüsen geleitet.

Die Arbeitsflächen dieser Düsen sollen kurz sein, damit sie nicht dem Wolfram zuviel Wärme entziehen. Die Stäbe sollen genügend' rasch durch das Hammerwerk hiridürchgeführt werden, so daß dieses nicht zwei Schläge auf dieselbe Stelle ausübt, da jeder Schlag den hiervon unmittelbar getroffenen Teil des Wolframs abkühlt und letzteres im gegenwärtigen Zustande nicht kalt gehämmert werden kann. Bei jedesmaligem Durchgang durch das Schlagwerk kann der Stabdurchmesser um etwa 4 Prozent verringert werden. Doch wurde manchmal auch mit Erfolg eine viel größere Querschnittsverminderung angewandt.

Wenn das Ofenrohr ziemlich lang gewählt wird, braucht die Ofentemperatur nicht höher zu sein als diejenige, welche der Draht bei der Bearbeitung erfordert, und es ist daher keine Gefahr der Überhitzung vorhanden, selbst wenn der Lauf des Drahtes durch das Hammerwerk für einen Augenblick unterbrochen wird. Der durch den Ofen geleitete Wasserstoff verhütet jede nennenswerte Oxydation des Wolframs und wirkt auch sonst vorteilhaft.

Fig. 3 zeigt eine Düse, welche für das Hämmern des Wolframs in der Hitze besonders geeignet ist. Sie besteht aus einem Stahlblock 17, in welchem ein Diamant 18 eingebettet ist, der zur Hälfte abgeschnitten ist und so als Arbeitsfläche dient. Die Erfahrung hat gezeigt, daß die gegenüberliegenden Diamantoberflächen während der normalen Arbeitsweise des Schlagwerks nicht miteinander in Berührung kommen dürfen, da sich sonst leicht Sprünge bilden oder Splitter abspringen können. Um dieser Gefahr ' zu entgehen, befestigt man die Düse mittels Silberlots im Stahlblock und, nachdem die Oberfläche des Diamanten in gleicher Ebene mit dem Stahl abgeschliffen worden ist, preßt man den Stein etwas unter diese Ebene nieder unter Anwendung von hydraulischem Druck, wobei das Silberlot etwas nachgibt. Dies verhütet die Gefahr der Berührung der beiden gegenüberliegenden Diamanten. Es werden vorzugsweise die unter dem Namen Carbonado bekannten Diamanten benutzt, doch wurden in der Praxis auch gute Ergebnisse mit vollständig aus Stahl hergestellten Düsen erzielt, die gleichfalls die in Fig. 3 dargestellte Form haben können.

Geht man von einem Wolframstab von quadratischem Querschnitt mit 10 mm Seitenlänge

aus, welche Größe sich praktisch bewährt hat, obgleich auch viel größere Stäbe angewandt werden können, wo eine große Leistung erforderlich ist, so zeigt sich, daß spätestens nach Verringerung des Durchmessers auf ungefähr 1,5 mm im Hammerwerk, die mechanische Bearbeitung ausreichend ist, um das ι Wolfram in den duktilen Zustand überzuführen, so daß es bei Zimmertemperatur gebogen und bearbeitet werden kann. Auch wurde gefunden, daß die Struktur des Stabes durch den Hämmerprozeß so sehr verändert worden ist, daß er, entzweigebrochen, lange, in der Längsrichtung verlaufende Fasern zeigt.

Diese faserige Struktur ist das Ergebnis einer fortschreitenden Veränderung. Ursprünglich zeigt der gesinterte Stab eine kristallinische Struktur, aber durch die wiederholte Bearbeitung ist diese allmählich geändert worden, so

ao daß der Stab zunächst einen glasigen oder muscheligen Bruch zeigt und zuletzt sehr faserig wird.

Statt des beschriebenen Hämmerprozesses kann auch ein Walzprozeß benutzt werden, wobei darauf zu achten ist, daß während des ganzen Walzprozesses eine geeignete Temperatur aufrechterhalten wird.

Nach dem Hämmern oder Walzen bis zu einem passenden Durchmesser kann die Bearbeitung durch Ziehen durch Diamantdüsen beendet werden. Bei Benutzung des io-mm-Stabes als Ausgang wird in der Praxis das Ziehen zweckmäßig bei einem Durchmesser von 0,9 mm begonnen. Obgleich dann das Material bei Zimmertemperatur duktil und zähe ist, so wird doch der Ziehprozeß durch Erhitzen der Düsen etwas erleichtert und kann ungefähr in der gleichen Weise ausgeführt werden, wie oben beschrieben wurde.

Das als Endergebnis der beschriebenen Arbeitsweisen erhaltene duktile Wolfram unterscheidet sich wesentlich von den Formen, in denen das Wolfram bisher erhalten wurde. Es ist nicht nur bei gewöhnlicher Temperatur geschmeidig und duktil, sondern auch fest und zähe. Es besitzt eine außerordentlich hohe Zugfestigkeit, welche in einzelnen untersuchten Fällen 420 bis 460 kg/mm^a betrug, ist nicht magnetisch und wird nicht leicht angegriffen; es ist elastisch und in hohem Maße für Glühlampenfäden sowie andere gewerbliche Anwendungen geeignet.

Um Wolframkörper herzustellen, welche selbst nach hoher und andauernder Erhitzung duktil und hämmerbar bleiben, kann in folgender Weise vorgegangen werden:

Man stellt aus gepulvertem Wolfram zusammenhängende Körper her und unterwirft sie einer darauffolgenden Behandlung. Hierbei ist für die Herstellung dauernd duktiler Wolframkörper die Bereitung des Wolframpulvers von großer Bedeutung. Man kann von Wolframtrioxyd (WO₃J ausgehen, welches rein sein soll. Dieses Oxyd wird dann in grobes Metallpulver umgewandelt. Zu diesem Zweck wird das gepulverte Oxyd durch geeignete Behandlung grobkörnig gemacht und dann reduziert, oder es wird irgendeine andere Methode angewandt, welche ein verhältnismäßig grobpulveriges Wolfram liefert im Gegensatz zu dem außerordentlich feinpulverigen Material, welches gegenwärtig bei der Herstellung von Fäden für elektrische Glühlampen benutzt wird.

Um derartiges verhältnismäßig grobkörniges Wolframpulver zu gewinnen, kann man zunächst ein grobkörniges Pulver von Wolframoxyd herstellen und dieses dann zum Metall reduzieren. Eine Methode, die sich praktisch besonders bewährt hat, besteht in folgendem: Das Wolframoxyd wird auf hohe Temperatur erhitzt, etwa 1000 ° C. oder selbst nahe bis zu seinem Schmelzpunkt, und zwar für etwa fünf Stunden in einem zugedeckten hessischen Schmelztiegel im Gasofen. Das Wolframoxyd wird dabei gröber im Gefüge und viel dichter. Jede beliebig große, in dieser Weise behandelte Oxydmenge kann dann in einem Mörser zerrieben werden. Dann kann das Oxyd durch Wasserstoff reduziert werden, wie noch'/beschrieben werden wird. Selbstverständlich sind mancherlei Abweichungen möglich; so kann z. B. statt des hessischen Tiegels auch ein anderer benutzt werden.

Eine andere Umwandlungsmethode besteht in der Benutzung eines Rohres aus geschmolzenem Quarz von 4 cm Innendurchmesser und I¹Z₂ m Länge, welches mit Wolframoxyd vollgefüllt wird, ausgenommen an seinen Enden. Dann wird reiner trockener Wasserstoff während 5 bis 15 Stunden oder noch langer durch das Rohr geleitet,, während es durch Gasbrenner oder durch andere Mittel auf ungefähr 1100 bis 1300° C. erhitzt wird. Um den Durchgang des Wasserstoffs durch das Rohr zu sichern, kann man einen dünnen Stab durch das vollgefüllte Rohr schieben und ihn dann zurückziehen, so daß ein kleiner Raum frei bleibt, welcher im oberen Teil der Füllung, und zwar zunächst der Innenwand des Rohres liegen soll. ·

Bei der Reduktion des Wolframoxydes durch den Wasserstoff bildet sich Wasser oder Wasserdampf, und bei der Verarbeitung einer großen Menge diffundiert dieser Wasserdampf, da er nicht unmittelbar entweichen kann, mehr oder 115, weniger durch die Oxydmasse hindurch mit dem Ergebnis, daß das Oxyd nicht unmittelbar zu Metall reduziert wird, sondern vielmehr zu einem zwischenliegenden, niedrigeren Oxyd. Man beobachtet so eine fortschreitende

Umwandlung von dem gelben Wolframoxyd durch das blaue, dann durch das braune, hierauf durch das schwarze Oxyd und schließlich zu dem reinen Metall selbst. Während dieser fortschreitenden Umwandlung findet man, daß die Oxydkristalle, besonders im braunen Zustande, größer werden. Gegen Ende der Reduktion kann man, statt stets frischen Wasserstoff über die Füllung zu leiten, den ίο aus dem Rohr austretenden Wasserstoff mittels einer Zirkulationspumpe von neuem in das Rohr einleiten, wobei man bloß die Wasserstoffverluste von außen zu decken hat. In den Kreislauf wird eine wirksame Trockenvorrichtung eingeschaltet, um den gebildeten Wasserdampf zu beseitigen.

Durch den beschriebenen Reduktionprozeß wird das Wolfram in gepulverter Form und sehr gut reduziert erhalten, wobei die Teilchen verhältnismäßig groß sind und eine große Dichte in dem Sinne besitzen, daß ein gegebenes Gewicht des Materials einen verhältnismäßig geringen Raum einnimmt. Aus dem so erhaltenen Pulver werden dann in einer hydraulischen Presse in der oben angegebenen Weise Stäbe von 6 mm im Quadrat - Querschnitt und 15 cm Länge gepreßt. Wenn die Stäbe aus der Presse kommen, werden sie sanft auf ein Metallband geschoben, welches als vorübergehende Unterlage dient.

Um die Stäbe handhaben zu können, erhitzt man sie zunächst einige Zeit in Wasserstoff auf ungefähr 1200 ° C, wodurch sie kompakter und fester werden. Diese Erhitzung kann in einem Porzellanrohrofen ähnlich dem oben beschriebenen erfolgen. Das den Wolframstab tragende Metallband wird in das Ofenrohr geschoben, und wenn der Stab auf helle Rotglut gekommen ist, wieder zurückgezogen, wobei es den Stab im Ofen läßt. Diese vorläufige Erhitzung kann 10 Minuten bis zu einer Stunde oder noch länger dauern. Hierauf werden die Stäbe, gleichfalls in ähnlicher Weise, wie oben beschrieben wurde, in einem mit Wasserstoff oder einem anderen reduzierenden Gase gefüllten Behälter untergebracht und durch hindurchgeleiteten Strom auf helle Weißglut gebracht. Manchmal werden sie schon vor dieser Behandlung im Vakuum für etwa ¹Z₂ Stunde erhitzt, wobei sie zusammensintern und feste, gut zusammenhängende Körper bilden. Während der Erhitzung auf Weißglut werden aus den Stäben die geringen Verunreinigungen, z. B. von WoIframoxyd o. dgl., welche möglicherweise in ihnen enthalten sein mögen, durch Verdampfung oder Reduktion, oder auf beiden Wegen beseitigt. Diese Wirkung kann selbstverständlich nicht augenblicklich eintreten und wird durch die verhältnismäßig poröse Natur des Stabes wesentlich gefördert,' welche von der verhältnismäßig grobpulverigen Beschaffenheit des Ausgangsmaterials herrührt, aus welchem die Stäbe gepreßt wurden.

Damit der Wasserstoff durch die ganze Stabmasse dringen und genügend Zeit für die Reduktion finden kann, und um zu verhüten, daß das Innere des Stabes herausschmilzt, ist es zweckmäßig, daß letzterer nicht unmittelbar auf seine Höchsttemperatur gebracht wird, sondern daß die Erhitzung stufenförmig vorgenommen wird. So kann man beispielsweise bei einem Stab von den angegebenen Abmessungen zunächst einen Strom von 1400 Ampere (zweckmäßig Wechselstrom) 15 Minuten '75 lang durch den Stab leiten und dann den Strom auf 1700 Ampere steigern, bei welcher Stärke man ihn weitere 15 Minuten läßt. Hierbei tritt die Reduktion und die Beseitigung der Verunreinigungen gleichmäßig durch die ganze Stabmasse ein. Der Strom kann dann langsam bis .auf Null verringert werden, indem man ihn beispielsweise in jeder Minute um etwa 200 Ampere herabsetzt. Durch die langsame Stromverminderung soll eine plötzliehe Druckverringerung des in dem Behälter eingeschlossenen reduzierenden Gases verhütet werden, damit nicht von außen Luft eindringt und zu einer Explosion führt.

Während der Erhitzung läßt man ständig einen Strom von reinem, trockenem Wasserstoff durch den Behälter streichen.

Die in dieser Weise gesinterten Stäbe besitzen eine feinkörnige, kristallinische Struktur, und ihre Oberfläche ist eher etwas rauh als glänzend.

Diese Stäbe können dann in einem Hammerwerk in der oben beschriebenen Weise bearbeitet werden, bis sie etwa einen Durchmesser von 0,75 mm besitzen, worauf sie zu Drähten von 0,0375 mm oder sogar zu noch feineren Drähten gezogen werden, um schließlich in der üblichen Weise in den Glühlampen befestigt zu werden. Vorher jedoch sollte der Draht von oberflächlich gebildetem Oxyd oder anderen Verunreinigungen befreit werden, indem man ihn mittels des elektrischen Stromes in einem Strom von reinem, trockenem Wasserstoff auf etwa 1000 ° C. erhitzt. Um ihn davor zu bewahren, daß er Verunreinigungen aufnimmt und dadurch seine Duktilität verliert, sollte er in der Lampe nicht früher auf sehr hohe Temperatur gebracht werden, als bis die Lampe von der Pumpe abgeschmolzen worden ist.

Die in dieser Weise hergestellten Wolframkörper besitzen nach der mechanischen Bearbeitung eine faserige Struktur, welche wäh? rend des Hämmerprozesses auftritt und auf den späteren Bearbeitungsstufen immer deut- iao

Claims (2)

1. licher hervortritt. Bei starker Erhitzung der Drähte verschwindet zwar die faserige Struktur, die Drähte behalten aber ihre Duktilität, was besonders bei sehr dünnen Drähten sehr auffällig ist. Dies gestattet ein wirksames Anlassen während des Ziehprozesses.

   Pa ten τ-Ansprüche:

   ίο i. Verfahren zur Herstellung von Wolframdrähten für Glühkörper elektrischer Glühlampen, dadurch gekennzeichnet, daß zusammenhängende Wolframkörper wiederholt andauernd mechanisch bearbeitet werden, bis sie bei gewöhnlicher Temperatur biegsam und ziehbar sind.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung eines verhältnismäßig grobpulverigen Ausgangsmaterials und Erhitzung der hieraus gebildeten porösen Körper auf eine sehr hohe Temperatur.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.