Verfahren zur Herstellung von aus einem-oder ganz wenigen fflakrokristallen
bestehenden Blöcken, Stäben, Barren und ähnlichen Formstücken der höchstschmelzenden
Metalle, wie Wolfram. Die Metalle bestehen aus Kristallkörnern, durch deren Größe
und Gestalt ihre Gebrauchseigenschaften in hohem Maße bestimmt iverden. Ein Nachteil
ist es, daß die Größe und Gestalt dieser Kristallkörner im Laufe der Zeit, und zwar
insbesondere bei erhöhter Temperatur, sich verändert. Diese Erscheinung, Rekristallisation
genannt, tritt bei hoher Temperatur schon in sehr kurzer Zeit ein und ist für viele
Verwendungszwecke der .\letalle äußerst störend.Process for the production of one or very few flakro crystals
existing blocks, rods, bars and similar shaped pieces of the highest melting point
Metals such as tungsten. The metals consist of crystal grains, due to their size
and shape to a large extent determine their properties of use. A disadvantage
it is that the size and shape of these crystal grains with the passage of time, namely
especially at elevated temperature, changes. This phenomenon, recrystallization
called, occurs in a very short time at high temperatures and is for many
Uses of the. \ Letalle extremely annoying.
Bei dünnen Fäden, Drähten oder Bändern der höchstschmelzenden Metalle,
wie Wolfrani, hat man diese störende- Erscheinung der Rekristallisation dadurch
zu vermeiden gesucht, daß man diese" mit einer Geschwindig-Izeit, die gleich oder
geringer ist als die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Kristallbildung, durch eine
Heizquelle hindurchführte und hierbei so stark erhitzte, daß der Draht, Faden o.
dgl. in einen den gesamten Querschnitt desselben ausfüllenden Kristall urngewandelt:
wurde. Dieses Verfahren ließ sich mit Erfolg jedoch nicht auf Metallblöcke, -stäbe,
-barren und ähnliche Formstücke anwenden, da die Durchführung des Verfahrens bei
derartigen Körpern auf durch die Dimensionen verursachte unüberwindbare Schwierigkeiten
stößt. Gemäß dem die Erfindung bildenden Verfahren wird es nun möglich, in einfacher
Weise auch Blöcke, Stäbe, Barren und ähnliche Formstücke der höchstschmelzenden
Metalle, wie Wolfran#i, zu erhalten, die nur aus einem oder ganz wenigen makroskopischen
Kristallen bestehen. Das nette Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß aus
Metallpulver hergestellte Preßkörper so lange auf eine Temperatur in der
Nähe des Schmelzpunktes erhitzt werden, bis die Umwandlung in die Einkristallstruktur
erfolgt. Es ist zwar bereits früher vorgeschlagen worden, Wolframmetall bis nahe
zum Schmelzpunkt, also bis zur hohen Weißglut zu erhitzen; hierbei handelte es sich
jedoch stets nur um ein Zusammensintern der einzelnen Metallpartikelchen, bei dem
vorhandene Hohlräume im Metall überbrückt werden. Es wurde angestrebt, einen möglichst
homogenen, feinkristallinischen Körper zu erhalten und die Entstehung größerer Kristallkörner
zu vermeiden. Bei dem neuen Verfahren wird demgegenüber die Dauer der Erhitzung
über das Sinterungsstadiurn hinweg derart bemessen und überwacht, bis die Grenzflächen
der mikroskopisch kleinen Kristallpartikelchen verschwunden sind und diese sich
zu einem oder ganz wemgen niakroskopischen Kristallen vereinigt
haben. --Man erkennt diese Kristalle daran, daß sie bei schwachem
Anätzen große, einheitlich reflektierende Oberflächen und nicht von Ort zu Ort verschieden
reflektierende Flächen zeigen, daß sie ferner nach natürlichen Spaltflächen spalten
und endlich bei stärkerem Abätzen selbst eines runden Stückes sich in gesetzmäßiger
Weise kantig ätzen. Diese Körper bleiben in ihren Eigenschaften und ihrer Struktur
unverändert wenn sie beliebig lange Zeit beliebig hohen Temperaturen ausgesetzt
werden, d.h. sie rekristaliisieren nicht und folgen,in bezug auf ihre Bruchfestigkeit,
Dehnbarkeit sowie ihre sonstigen mechanischen Eigenschaften sehr einfachen Gesetzen.In the case of thin threads, wires or bands of the highest melting metals, such as Wolfrani, one has sought to avoid this disturbing phenomenon of recrystallization by "passing it through" at a speed which is equal to or less than the propagation speed of the crystal formation Heat source passed through and heated so strongly that the wire, thread or the like was transformed into a crystal filling the entire cross-section of the same: This method could not be used successfully on metal blocks, rods, bars and similar shaped pieces. since the implementation of the method with such bodies encounters insurmountable difficulties caused by the dimensions obtained from only one or very few macroscopic crystals exist. The nice process consists essentially in that pressed bodies made of metal powder are heated to a temperature in the vicinity of the melting point until they are converted into the single crystal structure. It has been suggested earlier to heat tungsten metal to near the melting point, that is, to a high incandescence; However, this was always just a matter of sintering the individual metal particles together, bridging existing cavities in the metal. The aim was to obtain a finely crystalline body that was as homogeneous as possible and to avoid the formation of larger crystal grains. In the new process, on the other hand, the duration of the heating over the sintering stage is measured and monitored until the interfaces of the microscopic crystal particles have disappeared and these combine to form one or very little niacroscopic crystals to have. These crystals can be recognized by the fact that when slightly etched they show large, uniformly reflecting surfaces and not reflecting surfaces differently from place to place, that they also split according to natural cleavage surfaces and, finally, when even a round piece is more heavily etched, they become angular in a regular way etching. These bodies remain unchanged in their properties and their structure if they are exposed to any high temperatures for any length of time, ie they do not recrystallize and follow very simple laws with regard to their breaking strength, elasticity and other mechanical properties.
Die Durchführung des neuen Verfahrens, die je nach der Beschaffenheit
des Ausgangsinaterials einige Minuten bis mehrere Stunden, in der Regel jedoch nicht
unter eine halbe Stunde in Anspruch nimmt, kann im Vakuum, einer indifferenten oder
reduzierenden Gasatlilosphäre erfolgen. Die bei genügend langer Und genügend hoher
Hitzeeinwirkung auft retende Kristallbildung vollzieht sich dabei meist in der Weise,
daß die mikroskopisch kleinen Kristalle des Preßkörpers zunächst sehr allmählich
und nahezu gleichmäßig wachsen, bis an einer Stelle sich ein makroskopischer Kristall
bildet, der bedeutend u
größer ist als alle übrigen, und der jetzt seine Nachbarn
in verhältnismäßig kurzer Zeit, z. B. wenigen Minuten, in sich aufnimmt. Dabei kann
der Kristall so schnell weiter wachsen, daß zum Schluß der Körper aus die-.sein
einzigen Kristall besteht. Es kann auch der Fall eintreten ' daß, ehe der
Kristall sich über den ganzen Preßkörper ausbreitet, an wenigen anderen Stellen
ebenfalls solche Kristallkeime entstehen, die dann, jeder für sich, so lange weiter
wachsen, bis sie mit den früher gebildeten Nachbarn gleicher Größenordnung zusammenstoßen,
init denen sie sich jedoch nicht vereinigen. Der Körper besteht dann aus so viel
großen Kristallen, als sich Keime während der Zeit seiner Behandlung hatten, und
man kann z. B. durch mechanisches Unterteilen sich daraus mehrere Arbeitsstücke
herstellen, von denen jedes nur aus einem einzigen makroskopischen Kristall besteht.
Die Zeit bis zum Eintreten der Kristallisation ist uni so kürzer, je höher
die Temperatur gewählt wird. Bezüglich der Zahl der Kristalle ergibt sich, daß sie
in den aus ein und demselben Metallposten hergestellten gleich großen Barren unter
Bleichen Bedingungen nahezu konstant ist.The implementation of the new process, which, depending on the nature of the starting material, takes a few minutes to several hours, but usually not less than half an hour, can take place in a vacuum, an inert or reducing gas atmosphere. The at sufficiently long and sufficiently high effect of heat runs retende crystal formation takes place is usually made in such a way that the microscopic crystals of the compact grow initially very gradually and almost uniformly, until it forms a macroscopic crystal at a point that is significantly u is greater than all the rest, and now his neighbors in a relatively short time, z. B. a few minutes. The crystal can continue to grow so quickly that in the end the body consists of the - its only crystal. There may also be the case 'that before the crystal spreads over the compacts produced at a few other places as well such nuclei which, anyone who continue to grow for themselves until they equal the previously formed neighbor magnitude collide , with which they do not, however, unite. The body then consists of as many large crystals as there were germs during the time of its treatment. B. by mechanical subdivision produce several workpieces from it, each of which consists of only a single macroscopic crystal. The time until crystallization occurs is uni the shorter, the higher the temperature is chosen. With regard to the number of crystals, it is found that it is almost constant in the bars of the same size made from one and the same metal gob under bleaching conditions.
Es hat sich ergeben, daß das Verfahren zweckmäßig in einer reduzierenden
Atmospäre vorgenommen wird, und daß dann die Zahl der entstehenden Kristalle durch
einen gewissen - rin tDe geil Feuchtigkeitsgehalt des Gases beeinflußt werden
kann. Zu diesem Zweck leitet man am besten den das Metall unispülenden Wasserstoff
durch Schwefelsäure bestimmter Konzentration. Ergeben z. B. die Barren eines Postens
Wolframmetall bei Verwendung schärfst getrockneten Wasserstoffes etwa acht bis zehn
Kristalle, so bestehen sie beim, Durchleiten des Wasserstoffes durch 5oprozentige
Schwefelsäure nur noch aus ärei bis fünf, und steigert man den Feuchtigkeitsgehalt
noch weiter, so gelangt man zu einetil einzigen Kristall. Ein zu weites Steigern
führt zum Ausbleiben des Effektes.It has been found, that the process is suitably carried out in a reducing atmosphere, and that the number of resulting crystals were then filtered through a certain - can be influenced rin TDE horny moisture content of the gas. For this purpose, it is best to pass the hydrogen which is flushing the metal through sulfuric acid of a certain concentration. Result e.g. B. the bars of a lot of tungsten metal when using the most dried hydrogen about eight to ten crystals, so when passing the hydrogen through 5% sulfuric acid only consists of three to five, and if the moisture content is increased even further, one arrives at only a few Crystal. Too much increase leads to the absence of the effect.
Statt dein Wasserstoff einen bestimmten Feuchtigkeitsgehalt zu geben,
kann man ihm auch eine bestimmte Menge Sauerstoff oder eines Sauerstoff abspaltenden
Gases beimischen. Ausf ührungsbei spiel :
Herstellung von Wolframmakrokristall.
Man verwandelt kristallisiertes Ainnionparawolframat durch Erhitzen bei Rotglut
in Wolframsäure, reduziert diese im Porzellanrohrofen mittels Wasserstoffes bei
etwa iooo' zu Wolframmetallpulver, preßt aus je 5oo g
dieses Pulvers
Barren in einer Preßforrn und erhitzt die Barren, uni ihnen den zur Weiterbehandlung
nötigen Zusammenhalt zu geben, eine halbe Stunde bei 1300'. Dann bringt man
den so vorgesinterten Körper in einem schärfst getrockneten Wasserstoffstrom durch
Hindurchschicken von niedervoltigeni Wechselstrom hoher Amperezahl auf eine Teniperatur
bis nahe an den Schmelzpunkt, hält ihn etwa eine halbe Stunde lang auf dieser und
läßt ihn dann abkühlen. Durch Anätzen wird festgestellt, ob die Kristallisation
eingetreten ist. Dieses Verfahren der Erhitzung und Kontrollätzung wird halbstündlich
wiederholt, bis der Körper vollständig in Makrokristalle verwandelt ist. Besteht
er aus nur einem Kristall, so erhitzt man die übrigen Barren dieses Postens mit
Wasserstoff von derselben Trockenheit dieselbe Zeit lang. Besteht der Barren dagegen
aus z. B. zehn Makrokristallen, so leitet man beim nächsten Barren den Wasserstoff
durch eine Waschflasche mit 5oprozentiger Schwefelsäure und erhitzt in derselben
Weise. Bekommt man dann einen Körper aus einem einzigen Kristall, so arbeitet man
in gleicher Weise weiter; anderenfalls variiert man die Konzentration der Schwefelsäure
so lati.-.e, bis man dieses Ziel erreicht hat.Instead of giving your hydrogen a certain moisture content, you can also add a certain amount of oxygen or an oxygen-releasing gas to it. Execution example : Manufacture of tungsten macro crystal. Crystallized aluminum paratungstate is transformed into tungstic acid by heating in red heat, this is reduced in a porcelain tube furnace to tungsten metal powder using hydrogen at around 1000 ', each 500 g of this powder are pressed into bars in a press mold and the bars are heated to give them the cohesion necessary for further processing. half an hour at 1300 '. The pre-sintered body is then brought to a temperature close to the melting point in a highly dried hydrogen stream by passing through it with low-voltage alternating current of high amperage, held there for about half an hour and then allowed to cool. Etching is used to determine whether crystallization has occurred. This process of heating and control etching is repeated every half hour until the body is completely transformed into macrocrystals. If it consists of only one crystal, the remaining ingots of this item are heated with hydrogen of the same dryness for the same time. If, on the other hand, the bar consists of z. B. ten macrocrystals, the next bar the hydrogen is passed through a wash bottle with 5% sulfuric acid and heated in the same way. If you then get a body made of a single crystal, you continue to work in the same way; otherwise the concentration of sulfuric acid is varied so lati .-. e until one has achieved this goal.