DE403450C

DE403450C - Verfahren zur Herstellung von aus einem einzigen oder wenigen Kristallen bestehenden Metalldraehten, -faeden und -baendern

Info

Publication number: DE403450C
Application number: DEP44751D
Authority: DE
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1922-08-08
Filing date: 1922-08-08
Publication date: 1924-09-27

Description

Verfahren zur Herstellung von aus einem einzigen oder wenigen Kristallen bestehenden Metalldrähten, -fäden und -bändern. Die Erfindung bezieht sich auf Metalldrähte, -fäden und -bänder, die aus einem einzigen oder wenigen, ihre Länge und ihren Querschnitt ausfüllenden Kristallen bestehen, und bezweckt, den Querschnitt von solchen, vornehmlich in der Glühlampentechnik mit Vorteil benutzten, sogenannten »Einkristalldrähten« zu vergrößern und sie gegebenenfalls zu verlängern. Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß, wenn auf einen solchen Einkristalldraht aus einer Gasatmosphäre Metall gleicher Art, wie dasjenige, aus dem er selbst besteht, in geeigneter VL'eise niedergeschlagen wird, der entstandene Niederschlag die Kristallstruktur des Ausgangskörpers annimmt, daß also der Endkörper, dessen Durchmesser ein Mehrfaches des Ausgangskörpers betragen kann, ebenfalls aus einem einzigen Kristall besteht. Dabei ist darauf zu achten, daß die in der Zeiteinheit auf der Flächeneinheit niedergeschlagene Metallmenge nicht zu groß ist, da sonst Störungen eintreten. Unter Metall gleicher Art ist nicht ausschließlich chemisch gleiches Metall zu verstehen, sondern ganz allgemein ein Metall, das dieselbe Kristallform hat wie die Seele.
Soll z. B. die Vergrößerung eines Wolframeinkristalles nach der Erfindung erfolgen, dann kann zur Herstellung des Wolframniederschlages ein bekanntes Verfahren angewandt werden, nach welchem Wolframfäden (auch Kohlefäden) mit einem Wolframüberzug versehen wurden. Ein beliebig langes Stück eines Wolframeinkristalldrahtes, dessen Durchmesser z.B. o,o5mm betragen möge, wird in einem Rezipienten ausgespannt, der Rezipient entlüftet, und nun bei dauernd niedrig gehaltenem Gasdruck - etwa io mm Quecksilber - ein Gemisch von Wasserstoff und Wolframhexachlorid durch den Rezipienten geschickt. Ein geeignetes Gemisch wird z. B. erhalten, wenn der Wasserstoff bei i8o' C mit Wolframhexachlorid gesättigt wird. Der Rezipient soll dabei mindestens auf der gleichen Temperatur gehalten werden, um Abscheidung von Wolframhexachlorid zu vermeiden. Nun wird der Einkristalldraht durch einen hindurchgesandten elektrischen Strom zum Glühen (bei etwa iooo° C) gebracht. Das Wolframhexachlorid wird dabei in der Nähe des glühenden Drahtes zersetzt und das entstehende Wolfram schlägt sich auf den Draht nieder. Bei dieser Anordnung wächst der Durchmesser des Drahtes in 5 bis io Minuten auf das Drei- bis Vierfache, der Querschnitt also auf das Neun- bis Sechzehnfache derAusgangsgröße. Der Endkörper besteht jetzt ebenfalls aus einem einzigen Kristall. Das kann unter anderem auch daran erkannt werden, daß der ursprünglich zylindrische Draht prismatische Form angenommen hat; es treten scharfe, über die ganze Drahtlänge verlaufende Kanten und dazwischen ebene Flächen auf. je nach der zufälligen Lage der Kristallachse in dem Ausgangskörper wird der Querschnitt des Endkörpers viereckig, sechseckig oder achteckig. Wird ein Querschliff des Anwachskörpers hergestellt und nach den in der Metallographie üblichen Methoden angeätzt, so zeigt auch die aufgewachsene Metallschicht das bekannte Bild der Einkristallstruktur; die Grenze des Ausgangskörpers ist mehr oder weniger verwischt, oft kaum festzustellen.
Eine Steigerung der Bewachsung über das Drei- bis Vierfache des Durchmessers hinaus ist nicht zweckmäßig, da dann häufig Störungen einsetzen, indem z. B. der Anwachskörper auf seinen Flächen kleine Pyramiden aufsetzt. Auch dann treten Störungen auf, wenn der Gasdruck, die Konzentration des Wolframhexachlorids oder die Temperatur des Einkristalldrahtes zu hoch gewählt wird. In diesem Fall erfolgt die Metallabscheidung zu schnell, und der Überzug wird kleinkristallinisch geschichtet oder gar schwammig; der Endkörper wird nicht kantig. Man kann aber bei genügend überwachter, langsamer Abscheidung gegebenenfalls auch eine weitere Steigerung der Bewachsungüber das Drei-und Vierfache des Durchmessers hinaus erzielen.
Während nun die in der beschriebenen Weise erzeugte Wolframauflage sich metallographisch und kristallographisch von dem Ausgangseinkristall (primärer Körper) nicht nachweisbar unterscheidet, zeigte sich überraschenderweise, daß sie eine wertvolle Eigenschaft desselben, nämlich die der Biegsamkeit, entbehrt. Der Anwachskörper ist also entgegen der Regel, wonach mit der Einkristallstruktur eines Körpers unbedingt dessen Duktilität verbunden ist, zunächst vollkommen spröde. Es wurde nun aber gefunden, daß er die dem Einkristall eigentümliche, auch nach dem Erhitzen auf Weißglut unveränderte Biegsamkeit und Weichheit erhält, wenn man ihn kurze Zeit sehr hoch (nahe bis zum Schmelzpunkt) erhitzt. Die Hitzebehandlung wird in diesem Fall also nicht dazu vorgenommen, um eine Einkristallstruktur zu erzeugen, sondern in neuartiger Weise, um einem bereits die Einkristallstnzktur aufweisenden Körper nur noch die Duktilität zu verleihen. Der in der beschriebenen Weise hergestellte und behandelte Anwachskörper (sekundärer Körper) läßt sich, wie das von Einkristalldrähten bekannt ist, durch mechanische Bearbeitung, wie Ziehen, Walzen, Hämmern, Pressen und Recken, längen. Den beispielsweise auf den Ausgangsdurchmesser verjüngten Draht kann man darauf wieder in der beschriebenen Weise bewachsen lassen. Dabei ist es zweckmäßig, die ihm infolge der mechanischen Bearbeitung innewohnende Spannung vor der neuen Bewachsung durch Ausglühen bei hoher Temperatur zu nehmen. Der neu entstandene Anwachskörper (tertiärer Körper) wird jedoch auch durch Erhitzen auf höchste Weißglut nicht duktil, so daß eine weitere Wiederholung des ganzen Verfahrens nicht gelingt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von aus einem einzigen oder wenigen Kristallen bestehenden :Metalldrähten, -fäden und -bändern, insbesondere für elektrische Glüh- Lampen dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Einkristall Metall gleicher Kristall- form aus einerrG@s*wAatmosphäre nieder- geschlagen wird, und zwar in der Zeiteinheit

auf der Flächeneinheit eine so geringe Metallmenge, daß kleinkristallinische Abscheidung vermieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkörper nach dem Anwachsen einer hinreichenden Metallmenge sehr hoch (nahe bis zum Schmelzpunkt) erhitzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkörper nach dem Anwachsen und nachfolgendem Hocherhitzen in an sich bekannter Weise durch mechanische Bearbeitung gestreckt wird, worauf gegebenenfalls ein nochmaliges Anwachsen und Erhitzen erfolgt.