DE424879C - Verfahren zur mechanischen Bearbeitung von aus einem oder mehreren groesseren Kristallen bestehenden Draehten o. dgl. aus schwer schmelzbaren Metallen, z. B. Wolfram - Google Patents

Verfahren zur mechanischen Bearbeitung von aus einem oder mehreren groesseren Kristallen bestehenden Draehten o. dgl. aus schwer schmelzbaren Metallen, z. B. Wolfram

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DE424879C
DE424879C DEP46552D DEP0046552D DE424879C DE 424879 C DE424879 C DE 424879C DE P46552 D DEP46552 D DE P46552D DE P0046552 D DEP0046552 D DE P0046552D DE 424879 C DE424879 C DE 424879C
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crystals
wires
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wire
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DEP46552D
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Dr Fritz Koref
Dr Kurt Moers
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Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/10Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers driven by mechanical means only
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01K3/00Apparatus or processes adapted to the manufacture, installing, removal, or maintenance of incandescent lamps or parts thereof
    • H01K3/02Manufacture of incandescent bodies

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Description

  • Verfahren zur mechanischen Bearbeitung von aus einem oder mehreren größeren Kristallen bestehenden Drähten o. dgl. aus schwer schmelzbaren 1VIetallen, z. B. Wolfram. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur mechanischen Bearbeitung von Drähten, Bändern o. dgl. aus schwer schmelzbaren Metallen, z. B. Wolfram, die von einem oder mehreren größeren Kristallen, sogenannten »Einkristallen« oder »Stapelkristallen«, erfüllt sind. Die Länge der Einkristalle ist nicht unbegrenzt, es treten vielmehr in gewissen Abständen Stoßstellen auf, die von aneinandergrenzenden einzelnen Kristallen herrühren. Diese Stoßstellen beeinträchtigen die Brauchbarkeit der Drähte in erheblichem Maße. Bei Stapelkristallen, die bekanntlich aus einzelnen sich überlappenden oder ineinandergreifenden Kristallen bestehen, ist die Güte der Drähte in erster Linie von der Vollkommenheit der Verankerung dieser Einzelkristalle abhängig.
  • Ein llaß für die Güte von z. B. Einkristall-bzw. Stapelkristalldrähten stellt die leicht zu messende Zerreißfestigkeit dar. Während stoßstellenfreie Stücke von Einkristalldrähten aus Wolfram bei gewöhnlicher Temperatur eine Zerreißfestigkeit von etwa i io bis i 2o kg je Quadratmillimeter aufweisen, geben Stücke von Einkristalldrähten, die mit Stoßstellen behaftet sind, bis zur Hälfte niedrigere, sehr schwankende Zerreißfestigkeitswerte. Bei Stapelkristalldrähten beträgt die Zerreißfestigkeit go bis i2o kg je Ouadratmillimeter. Nur bei weitestgehender Verankerung der Kristallstücke wird die Zerreißfestigkeit des Einkristalls erreicht. Werden Einkristalldrähte oder Stapelkristalldrähte, wie dies schon vorgeschlagen wurde, durch Hämmern, Ziehen, Walzen oder sonstigeBearbeitung verjüngt, dann zeigt sich, daß nach Durchlaufen einiger Verjüngungsstufen die ursprüngliche Weichheit und Biegsamkeit mehr und mehr verlorengeht; zum weiteren Ziehen werden größere Kräfte erforderlich als bei der ersten Ziehstufe. Das Herunterziehen kann infolgedessen fortschreitend größere Schwierigkeiten machen. Trotzdem gelingt es, drahtförmige Kristalle, z. B. aus Wolfram, von o, i mm Durchmesser weitgehend, z. B. auf 0,03 bis 0,04 mm, zu strecken, ohne daß bei normaler Temperatur eine Änderung ihrer Kristallstruktur eintritt bzw. durch Ätzung feststellbar ist. Die Zerreißfestigkeit wächst jedoch bei derartiger Streckung in zunehmendem 'Maße mit der Ouerschnittsveränderung und kann bis etwa i8o kg je Ouadratmillimeter ansteigen. Erhitzt man jedoch den so verjüngten,- bei normaler Temperatur noch immer die Einkristallstruktur besitzenden Kristalldraht und bringt ihn beispielsweise auf die Temperatur des Leuchtkörpers einer elektrischen Glühlampe, so tritt plötzlich eine grundlegende Veränderung im Kristallaufbau ein. Es findet die sogenannte Rekristallisation statt, die darin besteht, daß sich neue, wesentlich kleinere Kristalle ausbilden, deren Zahl und Größe sehr verschieden sein kann und deren Korngrenzen ganz willkürlich liegen können. Der Kristalldraht ist, obwohl er i:ach der Streckung noch bei normaler Temperatur die Einkristallstruktur besaß, durch die hohe Erhitzung spröde geworden, und seine Zerreißfestigkeit ist bis auf Werte von etwa 30. kg je Quadratmillimeter zurückgegangen. Die entstandenen neuen Korngrenzen lassen sich durch Anätzen auch sichtbar machen. Der Kristall hat somit durch die Deformation seine wichtige Eigenschaft, nämlich auch nach Erhitzung auf höchste Weißglut biegsam zu bleiben, eingebüßt.
  • Es wurde nun gefunden, daß bei Kristallen, die nur um wenige Stufen verjüngt und dann auf höchste Weißglut erhitzt wurden, eigenartigerweise eine Rekristallisation und ein Kornzerfall nicht eintritt, und daß bei diesen Kristallen demgemäß auch trotz stattgefundener Hocherhitzung bei Atiätzung noch immer die Einkristallstruktur feststellbar ist. Es tritt also nur bei zu weit verjüngten Drähten eine erst nach Hocherhitzung wahrnelinibare, grundlegende Strukturveränderung in der Weise ein, daß sich tu:ter Zerfall des Einkristalles ganz neue, wesentlich kleinere Kristalle ausbilden. Außerdem erhalten die Kristalle, wenn sie nicht zu weit- verjüngt sind, durch die Hocherhitzung wieder ihre Ausgangseigenschaften. Die Zerreißfestigkeit, die beispielsweise bis i 4.o oder i 5o kg gesteigert sein mag, kehrt wieder auf den Ursprungswert zurück, und es ist möglich, durch Wahl der Temperatur und Dauer der Erhitzung die eingetretene 'Minderung der Biegsamkeit und Ziehbarkeit rückgängig zu machen. Wenn der Kristalldraht auf seine Ursprungszerreißfestigkeit zurfickgekehrt ist, hat er auch seine ursprüngliche Weichheit und Biegsamkeit wieder erhalten. Die Rekristallisation bei nachfolgender Erhitzung tritt erst dann ei-, wenn die Verjüngung einen Mindestwert erreicht oder überschritten hat. Diese Grenze und die damit verbundene Schwelle der Rekristallisation ist bei verschiedenen Drahtstärken verschieden. Bei sehr dicken, etwa mehrere Millimeter starken Drähten kann die Grenze schon bei sehr geringer Verjüngung überschritten werden, während bei dünnen Drähten die Verjüngung mehr als 50 Prozent des Durchmessers betragen kann, ohne daß die Grenze erreicht wird.
  • Die Deforniationsgrenze und Rekristallisationsschwelle schwankt ferner je nach der Reinheit der '-Metalle. So lassen sich z. B. Einkristalldrähte, welche in bekannter Weise Thoroxyd enthalten. weiter verjüngen ohne nachfolgende Rekristallisation als Drähte aus reinem Wolfram. Auch durch die Art der Deformation wird das Erreichen der Rekristallisationsschwelle bestimmt, denn es kommt sehr darauf an, ob man z. B. in großen oder kleinen Stufen sowie schnell oder langsam zieht.
  • Auf Grund dieser neuen, für die Bearbeitung der drahtförmigen Kristalle grundlegenden und an sich in keiner Weise vorauszusehenden Beobachtungen ist es möglich, Drähte, Bänder o. dgl. herzustellen, welche die bekannten Einkristall- oder Stapelkristalldrähte an Güte weit übertreffen. Man kann nämlich die Verankerung der aneinanderstoßenden Kristalle beliebig vervollkommnen, ohne die übrigen Eigenschaften des Drahtes nachteilig zu beeinflussen.
  • Bei der Herstellungwird in folgender Weise verfahren: Der Draht, der in an sich bekannter Weise vorher in den sogenannten Einkristallzustand oder in sich gegenseitig fl:erlappende Kristallstücke verwandelt ist, wird, wie an sich schon vorgeschlagen wurde, durch mechanische Bearbeitung, etwa Ziehen, Walze:i, Hämmern, Pressen, Recken, verjüngt, jedoch wird diese mechanische Bearbeitung nur bis zti einem bestimmten Verjüngungsgrade durchgeführt, der Draht also beispielsweise nur um eine oder wenige Stufen heruntergezogen. Man überzeugt sich dann erfindungsgemäß davon, daß die Schwelle der Rekristallisation bei dieser mechanischen Bearbeitung nicht überschritten ist, indem man eine kleine Probe des ganzen zu verarbeitenden Drahtes kurze Zeit auf höchste Weißglut erhitzt und feststellt (durch metallographische oder mechanische Prüfung), daß sie nicht spröde geworden bzw. der Kristall nicht zerfallen ist. Ist dies nicht eingetreten, so wird darauf der gesamte verjüngte Kristalldraht in gleicher Weise wie die Probe sehr hoch, gegebenenfalls bis in die -Nähe des Schmelzpunktes, erhitzt.
  • Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, Wolfrainstäbe, die bei Rotglut einer mechanischen Bearbeitung unterworfen werden sollen, Zwischenglühungen, die bis 1300° oder 16oo° C gesteigert werden können, auszusetzen. In diesem Falle handelte es sich jedoch nur darum, unter Aufrechterhaltung einer etwa schon ausgebildeten Faserstruktur den Stab oder Draht bei der geringer bemessenen Bearbeitungstemperatur gefügiger zu machen. Iin vorliegenden Falle dient jedoch die weit höher, gegebenenfalls bis nahe an den Schmelzpunkt, gesteigerte Erhitzung dazu, dem eine ganz andere Struktur aufweisenden, nämlich von einem oder mehreren größeren Kristallen erfüllten Draht die durch die mechanische Verjiingung beeinträchtigte Weichheit und Biegsamkeit wiederzugeben und gleichzeitig auch eine leicht zu Bruch führende Rekristallisatiön des verjüngten Kristalldrahtes beim Brennen in der Lampe zu verhindern. Dabei kann die Erhitzung in an sich bekannter Weise entweder in ruhendem Zustande oder fortlaufen<' durch Hindurchbewegen des Kristalldrahtes, z. B. zwischen. Quecksilberkontakten, erfolgen. Die Verjüngung mit anschließender Erhitzung kann man beliebig oft wiederholen. Bei der dann folgenden Verjüngung werden die Berührungsflächen der sich gegenseitig überlappenden Kristalle des Drahtes, Bandes o. dgl. mit in die Länge gezogen, wodurch die Verankerung der Kristalle ganz wesentlich verbessert wird. :Ulan gelangt so zu Stapelkristallen, deren Zerreißfestigkeit über ihre ganze Länge gleich oder nahezu gleich der Festigkeit des Einzelkristalles ist. Bei Einkristalldrähten werden die bisher unvermeidlichen. für den Gebrauch so schädlichen, quer zur Drahtrichtung sich erstreckenden Stoßstellen im Verhältnis zum Querschnitte wesentlich vergrößert. Auch wir_d die Verankerung der Kristalle an diesen Stellen vervollkommnet, so daß also die Bruchgefahr weitgehend beseitigt ist.
  • Die Verwendung der nach der Erfindung hergestellte:' Drähte bedingt daher z. B. eine wesentliche Förderung der Glühlampenfabrikation.
  • Gegebenenfalls kann die letzte Erhitzung des Drahtes mit dem Aufwickeln in Schraubenlinienform verbunden werden. Zur Erläuterung des Verfahrens diene folgendes Ausführungsbeispiel: Ein - Stapelkristalldraht aus Wolfram mit einem Zusatze von 0,75-Prozent . Thoroxvd vom Durchmesser 0,07 111m wird in zwei Viehstufen auf o,o6 mm verjüngt, sodann unter Hindurchziehen durch zwei O_.uecksilberkontakte oder Wolframkontakte, welche 2 cm voneinander c-:tfernt sind, in einer Wasserstoffatmosphäre fortlaufend auf höchste Weißglut erhitzt, wobei die Vorschubgeschwindigkeit 20 cm in der Minute beträgt. Der Draht wird dann in zwei weiteren Stufen auf o,o5 mm Durchmesser heruntergezogen und abermals, wie vorher, auf höchste Weißglut erhitzt:-

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur mechanischen Bearbeitung von aus einem oder mehreren größeren Kristallen bestehenden Drähten o. dgl. aus schwer schmelzbaren Metallen, z. B. Wolfram, dadurch gekennzeichnet, daß man den Draht zunächst nur so weit streckt, daß er auch nach erfolgter Erhitzung bis nahe an den Schmelzpunkt seine Kristallstruktur beibehält, ihn dann bis nahe an den Schmelzpunkt erhitzt und dieses Strecken und Erhitzen gegebenenfaks öfter wiederholt.
DEP46552D 1923-07-15 1923-07-15 Verfahren zur mechanischen Bearbeitung von aus einem oder mehreren groesseren Kristallen bestehenden Draehten o. dgl. aus schwer schmelzbaren Metallen, z. B. Wolfram Expired DE424879C (de)

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