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Verfahren zur Herstellung von Metalldrähten oder -fällen, insbesondere
aus schwerschmelzbaren Metallen. Für diese Anmeldung ist gemäß dem l:nionsvertrage
vom z. Juni iqi i die Priorität auf Grund der Anmeldung in England, soweit die Anmeldung
sich auf gezogene Drähte bezieht, vom 28. Oktober 1(,=o und, soweit sie sich
auf gespritzte Fäden bezieht, vom i t. August 1921 beansprucht. Die Erfindung betriii't
ein Verfahren zur Herstellung von 'Metalldrähten oder -faden, die insbesondere zum
Gebrauch in elektrischen Glühlampen o. dgl. geeignet sind und die, ohne brüchig
zu werden, beliebig gebogen und auch lange Zeit hohen Temperaturen ausgesetztl werden
können. Im nachstehenden ist der heue Metallfaden oder -dralit kurz mit stabiler
Draht bezeichnet.
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Es ist bekannt, daß beim Drahtziehen die Metallkristallkörner gestreckt
werden und daß bei aus Draht bestehenden Glühkörpern elektrischer Glühlampen, bereits
nach kurzer Brenndauer der letzteren die Kristallkörner sich wieder zu bilden oder
zurückzuziehen versuchen. Bei dieser Rekristallisation des Drahtes entstehen oft
Kristallgrenzflächen, die sich über den größten Teil oder sogar den gesamten Querschnitt.
des Drahtes erstrecken und die alsdann Veranlassung zu mechanischen Fehlerquellen
oder zum Bruch des Drahtes bilden. Bekannt ist auch, daß aus feinen Kristallkörnern
zusainniengesetzte, gespritzte Fäden, sofern sie eine genügend lange Zeit auf eine
genügend hohe Temperatur erhitzt werden, eine Struktur anzunehmen versuchen, die
sich aus viel größeren Körnern von ungleicher Abmessung zusammensetzt.
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Um die erwähnte Rekristallisation des Drahtes und die durch sie hervorgerufenen
Fehlerquellen im Draht zu verhindern, ,ist bereits vorgeschlagen worden, die Metalldrähte
oder -faden durch eine kurze Zone von sehr hoher Temperatur mit einer Geschwindigkeit
hindurchzuführen, die gleich oder geringer ist als die Kristallwachstumsgeschw-indigkeit.
Der Draht oder Faden soll hierbei durch diese Behandlung in einen einzigen Kristall
oder verschiedene nebeneinandergelagerte oder die Gestalt eines Bündels annehmende
Kristalle von Gebrauchslänge verwandelt werden. Draht, in welchem ein derartiger
Strukturwechsel eingetreten ist, ist ein stabiler Draht im Sinne der vorliegenden
Erfindung.
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Das die Erfindung bildende Verfahren gestattet, einen Draht oder Faden,
insbesondere aus schwerschmelzenden Metallen, wie Wolfram, herzustellen, der, ohne
die Einkristallstruktur zu besitzen, dennoch ebenfalls stabil ist. Das neue Verfahren
besteht darin, daß der Metalldraht oder -faden vorerst geglüht, dann eitler eine
geeignete Spannung ini Metall erzeugenden Behandliting unterworfen, und darauf durch
eine sehr steil anwachsende Wärmezone von hoher Maximaltemperatur (hohe Weißglut)
geführt wird. Hierbei tritt ein rasches Wachsen großer Kristalle ein, wenn die Fortbewegung
des Drahtes oder Fadens in an sich bekannter Weise so geregelt wird, daß der Bereich,
in welchem die geeignete Temperatursteigerung eintritt, mit einer Geschwindigkeit
über den Draht wandert, die gleich oder geringer ist als die Wachstumsgeschwindigkeit
der Kristalle. Die notwendige Spannung im Metall kann z. B. dadurch erreicht werden,
daß der Draht unter Anwendung einer beim Drahtziehen üblichen Temperatur durch ein
oder mehrere Zieheisen hindurchgeführt wird. Die
innere Spannung
kann dem Draht jedoch auch auf andere Weise gegeben werden; die Erfindung ist jedenfalls
nicht an ein bestimmtes Verfahren zur Erzeugung der notwendigen Spannung im Draht
gebunden. Gemäß der Erfindung wird außerdem ein- stabiler Draht erzeugt, dessen
Eigenschaft sich durch eine solche Anordnung der Grenzflächen der Kristalle ergibt,
daß die Kristalle wirksam ineinander 'greifen.
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Auf der Zeichnung ist ein Längsschnitt durch ein kurzes Stück einer
Ausführungsform eines derartigen Drahtes im größeren Maßstabe dargestellt. Mit
A und B sind in dieser Darstellung zwei verschiedene Kristalle bezeichnet.
Die zwischen den Kristallen befindliche, durch die unregelmäßige Linie C veranschaulichte
Grenze hat eine derartige Gestalt, daß die Kristalle durch wirksames Ineinander-greifen
oder Ineinanderverketten eineu Teil eines stabilen Drahtes bilden können.
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Zum leichteren Verständnis der Erfindung und ihrer praktischen Ausführung
ist im nachstehenden als Beispiel die Anwendung des neuen Verfahrens bei einem gezogenen
Wolframdraht von bestimmtem Durchmesser beschrieben.
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Ein Wolframdraht von o,0¢3 mm Durchmesser, der etwa o,6 Prozent Phoriumoxyd
enthält, wird auf irgendwelche bekannte Weise geglüht, um die beim Ziehen des Drahtes
zur angegebenen Dicke gebildete fasrige Struktur zu verändern. Das Glühen oder Ausglühen
des Drahtes kann dadurch bewirkt werden, daß dieser in einer reduzierenden Atmosphäre
auf ungefähr i 60o° C, und zwar etwa für die Dauer einer Sekunde, erhitzt wird.
Temperatur und Zeitdauer beim Ausglühen können jedoch entsprechend der Größe und
Zusammensetzung des Drahtes sowie der Art der voraufgehenden mechanischen Behandlung
des Drahtes verändert werden.
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Der Durchmesser des Drahtes wir danach durch Ziehen des letzteren
durch ein Zieheisen oder eine Ziehdüse von üblicher Ausbildung von o,043 mm auf
0,0q.0 mm verringert. Während dieses Ziehens wird der Draht auf etwa 300°C gehalten.
In den Draht wird auf diese Weise eine geeignete Spannung gebracht.
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Der Draht wird darauf in bekannter Weise durch eine Wärmezone von
sehr hoher steil anwachsender Temperatur hindurchgeführt, und zwar zweckmäßig mit
einer gleichmäßigen Geschwindigkeit von ein bis zwei Metern pro Stunde. Die Wärmezone
wird zweckmäßig dadurch geschaffen, daß mittels zweier in einer reduzierenden Atmosphäre
befindlicher Kontakte elektrischer Strom durch den Draht geschickt wird. Die Wärmezone
kann ungefähr i cm lang sein. Besondere Vorsichtsmaßregeln zum Kühlen des fertigen
Drahtes, der schließlich aufgespult wird, sind nicht notwendig; es ist auch keine
weitere mechanische Behandlung, etwa ein Ziehen des Drahtes, erforderlich.
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Das eingangs erwähnte Verfahren zur Umwandlung in die Einkristallstruktur
ist praktisch nur für Metallkörper anwendbar, die aus gespritzten Fäden bestehen,
denn es ist fes:aestellt worden, daß mittels dieses Verfahrens gezogene Wolframdrähte
nicht immer in einen einzigen Kristall und damit in einen stabilen Draht umgewandelt
werden können. Die Erfindung, die sowohl für gespritzte Fäden als auch für alle
Arten von gezogenen Drähten anwendbar ist, gestattet nun aber mit- besonderem Vorteil
auch solche gezogenen Drähte in einen stabilen Draht zu verwandeln, bei denen das
vorerwähnte Einkristallverfahren nicht erfolgreich ist. Die r Erfindung kann zur
Erzeugung eines stabilen Drahtes dienen, welcher aus einem einzigen Kristall oder
mehreren solchen nebeneinander oder in Bündelform gelagerten Kristallen besteht.
Der Draht verdankt hierbei seine Stabilität nicht etwa nur dem Umstand, daß die
Kristalle wirksam ineinandergreifen. Mit besonders gutem Erfolg läßt sich gemäß
der Erfindung gezogener oder auf andere Weise mechanisch behandelter Wolframdraht,
der mit oder ohne Zusätze von Thoriumoxyd, Aluminiumoxyd oder Siliciumoxyd versehen
ist, in einen stabilen Draht verwandeln.