DE655753C - Verfahren zum Egalisieren von duennen, drahtfoermigen oder bandfoermigen Gluehkoerpern und Heizkoerpern elektrischer Gluehlampen und Entladungsgefaesse - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß bei dünnen, drahtförmigen oder bandförmigen Glühkörpern und Heizkörpern elektrischer Glühlampen und Entladungsgefäße die Gleichmäßigkeit des Querschnittes und die Glätte der Oberfläche von wesentlicher Bedeutung ist, da hiervon die Lebensdauer und auch die Elektronenemission stark abhängt. Um derartige Glühkörper und Heizkörper zu egalisieren, hat man schon vorgeschlagen, die Glühkörper bzw. Heizkörper im glühenden Zustand entweder durch Niederschlagen von Glühkörpermaterial aus der Gasphase an den dünneren Stellen zu verdicken oder auch umgekehrt durch chemische Einwirkung, insbesondere von Halogenen, die dicken Glühkörperstellen abzutragen. Praktische Bedeutung haben diese Egalisierverfahren bisher nicht gefunden, weil sowohl beim Niederschlagen aus der Gasphase als auch beim chemischen Abtragen nicht zu vermeiden ist, daß auch die unverändert beizubehaltenden Glühkörperstellen beeinflußt und in ihrem Querschnitt verändert werden.

Die Erfindung bezweckt, auf sichere Weise eine Egalisierung des Glühkörpers oder Heizkörpers unter Vermeidung einer Ouerschnittsveränderung desselben zu erzielen. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß vorerst die Oberflächenschicht des Glühkörpers durch Erhitzen des letzteren in einer mit dem Glühkörpermetall reagierenden Atmosphäre in eine Verbindung verwandelt, die einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Glühkörpermetall besitzt. Darauf wird dann diese Oberflächenschicht in einer reduzierenden oder indifferenten Atmosphäre« oder auch im Vakuum so hoch erhitzt, daß die Oberflächenschicht zum Verfließen kommt und sich über dem Kernmetall des Glühkörpers verteilt. Anschließend wird endlich der Glühkörper in der gleichen reduzierenden oder indifferenten Atmosphäre bzw. im Vakuum noch höher, also bis über den Schmelzpunkt der entstandenen Metallverbindung, erhitzt, um eine Zersetzung der Metallverbindung herbeizuführen und diese in das Ausgangsmetall zurückzuverwandeln. Der Glühkörper besteht dann in seiner Gesamtheit aus gleichem Metall und besitzt auch gleichzeitig über seine ganze Länge hinweg einen gleichbleibenden Querschnitt und eine durch das Verfließen der Oberflächenschicht entstandene überaus glatte Oberfläche.

Auf der Zeichnung ist eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung schematisch veranschaulicht.

Die dargestellte Einrichtung eignet sich insbesondere zur Behandlung von Wolframs drahtheizkörper für elektrische Entladung^, gefäße, doch sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß sich das neue Verfahren für die Behandlung der Oberflächen von Drähten und to anderen Körpern auch aus anderen Metallen eignet. Vor der Anwendung des Verfahrens empfiehlt es sich, die Oberfläche des Drahtkörpers zu reinigen. Dies erfolgt bei der dargestellten Anlage durch Glühen des Drahtkörpers in Wasserstoff bei einer Temperatur von 2700° C in einer Gasglocke 2. Die Gasglocke 2 ist an eine Wasserstoff enthaltende Preßgasflasche 3 angeschlossen, und zwar mittels einer Verbindungsleitung 3', die im Scheitel 4 der Gasglocke 2 mündet. Die erwähnte Glühtemperatur wird durch Anlegen von entsprechender Spannung an dem Heizkörper 1 erzielt. Zu diesem Zweck ist eine Gleichstrom- oder Wechselstromquelle 5 mit einem im Nebenschluß geschalteten Potentiometer 6 und einem Widerstand^ vorgesehen. Durch entsprechende Einstellung des Potentiometers 6 kann die erforderliche Glühtemperatur erhalten werden. Bei einer Glühtemperatur von 2700⁰ C ist nur eine ganz kurze Beheizungszeit erforderlich, etwa höchstens 3 bis 4 Sekunden.

Auf dieses Reinigen des Drahtkörpers 1 folgt ein Carbonisieren desselben. Dieses Carbonisieren der Drahtoberfläche kann an sich durch irgendein bekanntes Verfahren erzielt werden, doch ist es zweckmäßig, hierfür die dargestellte Apparatur zu verwenden. Die Rohrleitung 3' ist mit zwei Rohrstutzen 12, 13 und einem zwischen den letzteren angeordneten Ventil 9 versehen. Beide Rohrstutzen 12, 13, von denen der erstgenannte mit einem Ventil 8 ausgestattet ist, ragen in ein eine Kohlenwasserstoffüllung, etwa ♦5 Benzol, enthaltendes Gefäß 10. Beim Carbonisieren wird das Ventil 9 geschlossen und das Ventil 8 geöffnet, so daß der Wasserstoff gezwungen wird, über die Oberfläche 9' der Benzolfüllung zu streichen. Der über dem Benzolinhalt des Gefäßes 10 streichende Wasserstoffstrahl nimmt eine hinreichende Menge Benzol auf, so daß der Gasglocke 2 eine kohlenstoffhaltige Gasatmosphäre durch denRohrstutzen 13 und die Verbindungsleitung 3' zugeführt wird. Der Gehalt an Kohlenwasserstoff in der Gasglocke 2 kann in verschiedener Weise geregelt werden, etwa durch Regelung des Abstandes zwischen der Mündung 11 des Rohrstutzens 12 und der Oberfläche 9' des Benzolinhaltes des Gefäßes 10. Die Carbonisierungsstufe des Verfahrens wird bei einer Temperatur von etwa 1200 bis 1500° C des Drahtkörpefs 1 durchgeführt. Die Temperaturregelung wird gleichfalls durch entsprechende Einstellung der Spannung des Heiz-'strqmes des Drahtkörpers 1 erhalten. Zufolge . 4er,;.Einwirkung des Kohlenstoffes auf die • ^Oberfläche des Drahtkörpers werden auf letzterer verschiedene Wolframcarbide gebildet. Diese Carbide besitzen, und das ist wichtig im Sinne der vorliegenden Erfindung, einen Schmelzpunkt, der unter dem Schmelzpunkt von 3370⁰ C des Wolframs, vorzugsweise etwa zwischen 2777 und 2877⁰ C, liegt. Nachdem' das Carbonisieren der Drahtoberfläche bis zu einem gewissen Grad getrieben worden ist, wird das Ventil 9 geöffnet und das Ventil 8 geschlossen, so daß der Gasglocke 2 und mithin dem Drahtkörper 1 reiner Wasserstoff zugeführt wird. Hierbei kann die Temperatur des Drahtkörpers so weit erhöht werden, daß sie zwischen dem Schmelzpunkt des Wplframcarbids und demjenigen des Wolframkernes liegt. Bei Erhitzung des Drahtstücks 1 auf eine Temperatur von annähernd 2800 bis 2900⁰ C erweicht die Carbidbedeckung und verteilt sich gleichmäßig über dem Kernmetall, so daß letzteres eine vollkommen gleichförmige und glatte Oberfläche erhält. Es ist festgestellt worden, daß vier in kurzen Abständen wiederholte Heizperioden je von V₂ bis ι Sekunde hinreichen, um eine gute Glättungswirkung zu erzielen. Die Gleichförmigkeit, Glätte und Feinheit der Drahtoberfläche kann noch weiter durch wiederholtes Carbonisieren der Drahtoberfläche und Schmelzen des Carbidüberzuges gesteigert werden.

Nachdem die Schmelzstufe des Verfahrens in angedeuteter Weise durchgeführt ist, wird die Drahtoberfläche vollkommen entcarbonisiert durch wiederholtes Glühen in Wasserstoff bei einer Temperatur, die -sich dem Wolframschmelzpunkt nähert. Durch das * Entfernen des Kohlenstoffs wird wieder eine metallisch reine Oberfläche am Drahtkörper 1 hergestellt, die keine Unregelmäßigkeiten und Unebenheiten mehr aufweist.

Bei der Behandlung von aus anderen Metallen, etwa Eisen und Nickel, bestehenden Glühkörpern und Heizkörpern werden zweckmäßig an Stelle der Carbide andere Verbindungen, wie Sulfide oder Phosphide, auf der Metalloberfläche erzeugt. Für die Bildung von Sulfidüberzügen ist es möglich, ein Gasgemisch aus Wasserstoff und Schwefelwasserstoff zu benutzen und bei der Herstellung von Phosphidüberzügen die Verwendung von Wasserstoff - Phosphor - Verbindungen, wie Phosphin, vorzusehen. Die auf diese Weise gebildeten Überzüge können auf das Kernmetall zurückgeführt werden durch die redu-

zierende Wirkung von Wasserstoff bei erhöhter Temperatur, wie vorstehend erklärt wurde. Da die beiden Überzugsverbindungen einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweisen wie das Kernmetall selbst, so eignen sie sich auch für die Glättungsbehandlung von Metalloberflächen. Es ist nur immer erforderlich, daß der Schmelzüberzug eine solche Oberflächenspannung und einen Haftungskoeffizienten aufweist, daß er sich bei Erweichung gleichmäßig über die zu glättende Metallfläche verteilt.

Es ist festgestellt worden, daß durch das vorliegende Verfahren Metalloberflächen von bisher praktisch unerreichter Gleichförmigkeit und Glätte erzielt werden können. So waren z. B. bei gezogenen Drahtkörpern, die nach diesem Verfahren behandelt wurden, nachher nicht mehr die beim Ziehen entstandenen feinen Haarrisse und Ziehmarken festzustellen. Auch trat nicht die geringste Veränderung im Durchmesser bzw. im Volumen der Drahtkörper auf.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zum Egalisieren von

   dünnen, drahtförmigen oder bandförmigen Glühkörpern und Heizkörpern elektrischer Glühlampen und Entladungsgefäße, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht des Glühkörpers durch Erhitzen des letzteren in einer mit dem Glühkörpermetall reagierenden Atmosphäre in eine Verbindung mit niedrigerem Schmelzpunkt als das Glühkörpermetall verwandelt wird, daß darauf diese Oberflächenschicht in einer reduzierenden oder indifferenten Atmosphäre, gegebenenfalls auch im Vakuum, bis zum Verfließen erhitzt und, nachdem sie sich gleichmäßig über das Kernmetall des Glühkörpers verteilt hat, durch Erhitzen über den Schmelzpunkt der Verbindung von dem nichtmetallischen Verbindungsbestandteil befreit wird, so daß dann die Oberflächenschicht wieder in das Ausgangsmetall zurückverwandelt ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühkörper vorerst zwecks Umwandlung seiner Oberflächenschicht in ein Metallcarbid in einer Kohlenwasserstoffatmosphäre, und zwar zweckmäßig auf 1200 bis 1500° C, erhitzt und dann anschließend in Wasserstoff bis zum Verfließen des Metallcarbide und weiter dann sogar bis zum Zersetzen des Metallcarbide unter Rückverwandlung der Oberflächenschicht in Glühkörpermetall erhitzt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen