DE382515C - Verfahren zur Herstellung von Wolfram - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Wolfram

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DE382515C
DE382515C DEI20488D DEI0020488D DE382515C DE 382515 C DE382515 C DE 382515C DE I20488 D DEI20488 D DE I20488D DE I0020488 D DEI0020488 D DE I0020488D DE 382515 C DE382515 C DE 382515C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/045Alloys based on refractory metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B34/00Obtaining refractory metals
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    • C22B34/36Obtaining tungsten

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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Wolfram. Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Wolfram, das in Form gezogener Drähte als Leuchtkörper oder Fadenhalter in elektrischen Glühlampen Verwendung finden soll.
  • Der Zweck der Erfindung liegt darin, ein Wolframmetall zu schaffen, das in weit höherem Mafle, als bisher bekannt, seine ursprünglichen Eigenschaften beibehält, nachdem es hohen Temperaturen oder Beanspruchungen ausgesetzt war. Bei Leuchtkörpern elektrischer Glühlampen kann man infolge der hohen Betriebstemperaturen häufig eine Lage- und Formveränderung beobachten, und zwar besonders, bei schraubenlinienförmig gewundenen Leuchtkörpern, welche bei längerem Gebrauch in der Lampe durchhängen. Bei gasgefüllten Lampen wird dadurch wegen der entsprechend größeren Wirkungsgrad Abkühlung der Lampe des Leuchtkörpers verringert. Durch der rlie Erfindung wird das Durchhängen wesentlich beseitigt und das unter der Bezeichnung »Wechselstromeffekt« bekannte gegenseitige Verschieben von Strukturelementen des Drahtes während einer normalen Betriebsdauer der Lampen verhindert.
  • Gemäß der Erfindung wird zu diesem Zweck dem Wolframmetall bei seiner Herstellung ein Stoff einverleibt, der das Korngefüge des Metalls entsprechend beeinflußt. Dabei ist es zweckmäßig, die Ausgangsverbindung, aus der das Wolfram gewonnen wird, gemeinsam mit der den Zusatz liefernden Verbindung aus einer Lösung auszufällen. Der Zusatzstoff bleibt nach .der Fällung und nach der darauffolgenden Reduktion in inniger Verbindung mit dem Metall. Damit während, der anschließenden thermischen Behandlung der Metallblöcke oder -stäbe der Zusatzstoff sich verflüchtigt, wird ein solcher Stoff benutzt, der einen genügend hohen Dampfdruck besitzt. Der Verdampfungspunkt muß jedoch weniger tiefer als der Sinterungspunkt des Metalls liegen.
  • Mehr vom physikalischen Standpunkt betrachtet, übt die Gegenwart des nichtmetallisehen Stoffes einen Einfluß auf die Korngröße des Metalls aus. Wenn das Metall die Temperatur erreicht, bei welcher ein starkes Kornwachstum für gewöhnlich stattfinden würde, so übt die Gegenwart des Zusatzstoffes in inniger Mischung mit den Wolframteilchen eine merkliche Wirkung auf Form und Größe des Wolframkornes aus.
  • Der aus dem zusatzhaltigen Metall hergestellte Wolframblock oder -stab ist im besonderen Maße einem Kornwachstum während der anschließenden mechanischen Bearbeitung ausgesetzt, wobei es dahingestellt bleiben mag, ob dies nun darauf beruht, daß die Körner noch nicht rlie Gleichgewichtsgröße erreicht haben oder auf anderen Ursachen.
  • Der wahrscheinliche Grund dafür, daß nach der Erfindung hergestellte Leuchtkörper nicht urchhängen, liegt darin, @laß die lieLlerll_euclitkörper aus relativ großen Kristallki@rnern hestell;.rl.
  • Zurdes Verfahrens wird zweckmäßig ein Zusatzstoff benutzt, -ler rnit irgen1-welchen für Wolframmetall enthaltenen Metalloxyden oder sonstigen Ver'#indungen bzw. Verunreinigungen eine verdarnpfbare Schlacke bildet. Trn allgemeinen -empfiehlt sich lieVerwendung solcher Zusatzstoffe, die eine für Verhältnis züi dem h@rztistellenden Metallotv1 rattre Verbindung 11il,len, je-lo:ll d:e sonstige;g erforderlichen Eigenschaften hinsichtlich des @-erlanlpfungspunktes besitzen. Diese Zusatzstoffe weilen dann in inniger Gemeinschaft finit dein 'Metall gefällt.
  • Wie schon erwähnt, muß der dein "Metall innig einverleibte Stoa je l0;:11 voll solcher Art sein, daß er sich verflfichtigt, kurz bevor das Metall dieTenrperatur le.s raschen Kornwachstums erreicht hat. Wolfram zeigt oberhalb i 500F C rasches horlrwaclrstunl. Geeignete Zusatzstoffe. sind Kieselsäure und ihre Verbindungen, die bereits verflüchtigt rin , wenn glas @Volfrarlr die Sinterungstenrperatur erreicht hat.
  • Nunmehr sei die praktische Ausführung in einem Beispiel nähe;- heschriehen.
  • Zunächst wird eine Schmelze aus td.oo g handelsüblicher Wolfrarnsäure, ()20,1,T handelsüblichem \atriunrkarl;onat, 620g lialle-lel3ii':-lichen Kaliunrkarbonat und 300 g 11a11-lelsÜhlicheiir Natriumnitrat hergestellt. Zu ;Miesem Zweck werden diese Stoffe mit Wasser zu einem Brei angerührt, wobei lie Hälfte oder noch mehr von dein Kaliunrkarbonat ,durch :\atriunikarbonat ohne Beeinträchtig-,trig rler I?rgebnisse ersetzt werden kann. Der Brei wird null auf einer heißen Platte -etro@ckllet und rnit der Flamme .etwa währen;- t 5 Minuten geschmolzen, worauf lie Schmelze in Wasser gelöst, filtriert und auf etwa 6 1 verdünnt wird. Diese Flüssigkeit sei Lösung _' genannt. Dann wird eine "Mischung aus t80 g llandelsiiblicher Kieselsäure, 620 g lgandelsiilgliclle-:ii Kaliurirkarbonat ttml i50 g handelsüblichem Natriumnitrat hergestellt. Diese Stolte werde;- mit Wasser zu einem Brei verrührt, der dann getrocknet und geschmolzen wird. Der Zweck hierfür liegt darin, eire Silikat zu erzeug; n, das der Wolframsäure im weiteren Teile des Verfahrens gut einverleibt werden kann. Das so hergestellte Alkalisilikat ist gut löslich und für den erwähnten Zweck besonders wirksarlr. Die Schmelze wird in Wasser gelöst, filtriert und auf 51 verdünnt. Diese Flüssigkeit sei Lösung B genannt.
  • Ungefähr 25o ccrn der Lösung B werden zu 3 1 der Lösung A zugesetzt. Die gesamte Lösung wird dann mit Dampf gekocht und in eine kochende Lösung gegossen, die ungefähr i 5oo ccrtl Salzsäure un1 i 5oo ccrn Wasser enthält. Man läßt die lal:ei entstehende Fäl. hing sich absetzen, die Flüssigkeit wird lekantiert, der Niederschlag a1 filtriert und rnil heißeng Wasser gewaschen, bis das Filtrat nlilchig wird, dann getrocknet und in einer Quarzs_liale geglüht. Das llat°rial wird darauf irn Wasserstoff in Schiffchen reduziert, deren jedes etwa roo - enthält. Das so erzeugte Metall sei Metall A genannt. Das "Metall A wird züi Blücken oder Stäben gepreßt un1 gesintert. L"m ein noch gleichförmigeres Erzeugnis zu erhalten, kann wie folgt weiter verfahren «-erden: Ungefähr 1200 g des Metalls A werden rnit e-wa i2oo g -ges Materials gemischt, aus weichern das -Metall A reduziert wurde. Die -Mischung geschieht sehr gründlich, und zwar vorzugsweise in einer Kugelmühle o. dgl. Die Mischung wir l dann in der vorher beschriebenen Art reduziert, wobei aber Beschickurlgerl voll i5og verwendet werden können. Das so hergestellte Metall sei als 'Metall B bezeichnet. Es wird dann gesiebt, züi Blöcken oder Stäben gepreßt und, gesintert. Die Stäbe werden darauf in bekannter `'eise durch mechanische Bearbeitung züi Draht verarbeitet.
  • In Abänderung des oben beschriebenen Verfahrens kann Lösung B unmittelbar der Schmelze zugesetzt wer lerl, aus welcher Lüsttrrg _" hergestellt wird. Dies geschieht vorzugsweise, indem man, wie vorher festgestellt, die richtige Meng; :ler I-östrng B bei Herstellung des Breies benutzt, der :lanrl getrocknet, geschmolzen und aufgelöst Ivirtl, l.trlr Löstnlg _@ züi bilden.
  • Das durch das erste Verfahren erhaltene Metall sei der Kürze wegen >#2t8« genannt. Ehg in Aussehrn unl physikalischen Eigenschaften von >.2t8« abweichendes 'Metall kann n,-)ch ladurch hergestellt werden, daß rnan eine DIrsä urelösung zu chemisch rirrer @@-olfranlsiiure zusetzt und dann in üblicher Weise einilanrpft, trocknet. glüht ulr.l reduziert. Das so hergestellte 'ltall ist nach Verarbeitung zu Draht dein Metall »2i8« hinsichtlich des Nicht--rrchhängens oder der Duktilität nicht überlegen. Eine Kombination dieses Verfahrens .,her mit dein zur Herstellung voll »2i8« benutzten, wobei das Reduktionsgut der beiden Verfahren gemischt wird, ergibt ein der Kürze wegen »Z« genanntes "Metall, das zur Herstellung -formbeständiger, nicht durchhängender Leuchtkörper beson:=lers brauchbar ist. Zur Herstellung des 'Metalls »Z« kann man i kg des Reduktionsgutes von Metall A mit einer Lösung von t2,5 g Borsäure in 50o ccrnWasser mischen. Diese Mischung wird eingedampft, getrocknet, geglüht und reduziert. Das erhalterle Metall »Z« ist schwärzer als »2i8«, rollt leichter und besitzt ein min_lestens um ein Drittel größeres Volumen als »2r8«, obschon es unter genau den gleichen Bedingungen reduziert ist.
  • Die gemäß der Erfindung hergestellten Wolframblöcke oder -stäbe sind feinkörnig; sie besitzen I:eispielsweise zwischen 25oo und 65oo Körner pro Quadratmillimeter..Für die »218«-Blöcke hat die Analyse ergeben, daß der Prozentsatz an nicht metallischen Stoffen unter zwei Zehntel eines Prozentes und in manchen Fällen unter einem Zehntel und sogar unter einem Zwanzigstel eines Prozentes liegt.
  • Zur Verwendung in elektrischen Glühlampen wird der aus dem Metall hergestellte Leuchtkörper zunächst einer geeigneten thermischen Behandlung unterworfen, durch welche die für das Nichtdurchhängen erforderliche Struktur erzeugt ;wird. Ein `'erfahren, das bei den gewöhnlichen Lampen für iio bis i 15 Volt gute Ergebnisse gezeitigt hat, besteht z. B. darin, daß man den Leuchtkörper in der fertigen Lampe mit 30 Volt 2 Minuten lang belastet und dann die Spannung in Abständen von j e 2 Minuten um j e 5 Volt bis zu 6o Volt steigert. Darauf wird er 15 Minuten lang mit einer die normale Lampenspannung um 15Prozent überschreitenden Spannung belastet.
  • Bei normaler Anordnung eines schraubenförmigen Leuchtkörpers findet während dieser thermischen Behandlung der gesamte Durchhang des Leuchtkörpers statt, ohne sich während des Gebrauchs der Lampe zu vermehren. Er ist jedoch äußerst geringfügig. Die Verlängerung des Schraubenkörpers bewegt sich in Grenzen von o bis 5 Prozent, was praktisch ohne Belang ist.
  • Es ist zwar an sich bekannt, der zum Spritzen von Wolframfäden benutzten Masse Oxyde von Silizium, Titan u. dgl. zuzusetzen. Demgegenüber handelt es sich nach der ErfinJung um den Zusatz zur Masse für gezogene Drähte, und während bei den älteren Verfahren die Zusatzstoffe in Verbindung bzw. Legierung mit dem Wolfram im Leuchtkörper veri-)leiben sollen, wird nach vorliegender Erfindung bis zum Herausdampfen dieser Stoffe gesintert, so daß sie nur als vorübergehende Beiinischung zur günstigen Beeinflussung des Ge-' I ü,e - s wirken.

Claims (5)

  1. PATRNT-ANSPRÜCHR: i. Verfahren zur Herstellung von Wolfram zur Verwendung im gezogenen, drahtförmigen Zustande, wobei ein Zusatzstoff fein verteiltem Wolfram oder einer Verbindung, aus welcher das Metall zu reduzieren ist, innig einverleibt wird, worauf das Metall reduziert, zu einem Körper gesintert und zu Draht gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff Kieselsäure und ein Al'kalimetall, wie Kalium, enthält, wobei dieser Zusatz eine solche V erdampfungstemperatur hat, daß er bei oder unterhalb der Sintertemperatur des Wolframs verdampft, und zwar hauptsächlich in dem Temperaturbereich, wo rasches Wachstum der Wolframkörner stattfindet.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Metall oder seinen Verbindungen einverleibte Zusatzstoff von solcher Art ist, daß er mit in dem Metall enthaltenen nicht metallischen Verunreinigungen eine Verbindung eingeht, die bei oder unterhalb der Sinterungstemperatur des-Wolframs verflüchtigt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung einer Verbindung des Metalls mit einer Lösung eines Stoffes vermischt wird, der im Vergleich mit Wolfram als Säure wirkt, worauf aus den gemischten Lösungen durch Fällung und Reduktion das Metall in inniger Mischung mit dem in feiner Verteilung befindlichen Zusatzstoff gewonnen, alsdann das Metall zu Blöcken oder Stäben gepreßt, dann auf seine Sinterungstemperatur erhitzt, dabei der Zusatzstoff abgetrieben und dann zu Draht gezogen wird.
  4. 4.. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Wolframoxyd in inniger Mischung mit einem Alkalimetall und Kieselsäure zu Metall reduziert wird, das dann mit einem Teil des reinen Ausgangsoxydes gemischt wird, worauf die Mischung reduziert und das Produkt gesintert und zu Draht verarbeitet wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Stäbe oder Blöcke aus Wolfram gesintert werden, dein ein Zusatz zur Verzögerung der Kristallkornvergrößerung einverleibt ist, der sich bei oder unter der Sinterungstemperatur verflüchtigt, worauf das Metall zu Draht gezogen und dieser einer Wärmebehandlung zur Hervorrufung einer- Kristallkornvergrößerung unterzogen wird.
DEI20488D 1917-02-20 1920-07-01 Verfahren zur Herstellung von Wolfram Expired DE382515C (de)

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