DE640336C - Verfahren zur Herstellung von Hohldrahtleuchtkoerpern fuer elektrische Gluehlampen - Google Patents

Description

REICH

Leuchtkörper aus Wolfram von rohrförmigem Querschnitt in Form schraubenlinienförmiger Gebilde (Wendeln) sind öfter beschrieben worden. Soweit bei der Herstel· S lung Kohlekerne als Seele benutzt wurden, kann von einem betriebsmäßig brauchbaren Verfahren nicht gesprochen werden. Man ist aber in neuerer, Zeit auch von Drähten ausgegangen, die einen Kern aus Metall (Molybdän) und einen Mantel aus Wolfram aufwiesen, wobei der Kern nach dem Wickeln zur Wendel durch Herauslösen mit flüssigen Reagenzien entfernt wurde. Ein solches Herauslösen erweist sich bei längeren Wendeln aus dünnem Draht für die fabrikmäßige Herstellung ungeeignet, auch dann, wenn der Mantel des Hohldrahts der Länge nach geschlitzt wird, was übrigens auch noch andere Nachteile im Gefolge hat.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Hohldrahtwendeln aus Leuchtkörpersubstanz, wie Wolfram oder Tantalcarbid, das die oben beschriebenen Nachteile vermeidet und darin besteht, daß ein-Draht mit einem Mantel aus Leuchtkörpersubstanz und einer Seele aus Metall oder einer Metallverbindung vor oder nach dem Wickeln zu einer Wendel entweder durch einfaches Erhitzen oder durch Erhitzen in einer auf den Kern chemisch wirkenden Atmosphäre von der Kernsubstanz befreit wird. Der Entfernung der Kernsubstanz gleichwertig ist deren Umwandlung in eine

. nicht leitende schwer schmelzbare Verbindung, ζ. B. Thoriumoxyd, welche Umwandlung in einer geeigneten chemisch wirksamen Atmosphäre geschehen kann.

Nicht alle Drähte aus einem Mantel mit Leuchtkörper substanz und einer Seele aus anderem Metall eignen sich für das Verfah-'ren nach der Erfindung/ Deshalb sind im folgenden Drähte mit geeigneter Kernsubstanz und Verfahren zu ihrer Herstellung näher beschrieben.

Als Substanz für die Seele eignen sich vor allem Metalle, die bei guter Ziehbarkeit zu den feinsten Drähten noch die Eigenschaft besitzen, mit der Leuchtkörpersubstanz, z. B. Wolfram, nicht zu reagieren, wenigstens nicht unter Bildung leicht schmelzbarer Legierung. Für Wolframleuchtkörper kommen hier in erster Linie Kupfer, Silber, Thorium, Kupfer-Thorium-Mischung in Betracht, die sich beim Erhitzen der Wendel leicht entfernen lassen, ohne daß dabei ein Zerschmelzen der Leuchtkorpersubstanz durch Legierung eintritt. Die genannten Metalle verdampfen beim Erhitzen der Wendel durch die Korngrenzen der umhüllenden Leuchtkörpersubstanz hindurch. Ihre Entfernung auf chemischem Wege geschieht in ähnlicher Weise, etwa durch Erhitzen der Wendel in halogenwass erstofrhaltigen Gasen, in der Weise, daß die leichtflüchtigen Halogenverbindungen dieser Metalle sich bilden, deren Dampf schon bei verhältnismäßig niedriger Temperatur aus dem Draht entweicht. Bei der Durchführung solcher Prozesse bei auf Gebrauchslänge gesdxnittenen Wendern wird die Entfernung des Kerns noch dadurch unterstützt, daß der

stets leichter schmelzbare. Kern an den Enden der Wendel herausschmilzt oder herausdampft oder daß von den Enden der Wendeln aus ein Eindringen der chemisch wirkend*;*^ Atmosphäre erfolgt.

Die Herstellung geeigneter Manteldräli^ kann auf verschiedene Weise geschehen, z. B.' kann das Material einer mit dem Mantel sich chemisch nicht umsetzenden leicht verto dampfbaren Kernsubstanz (s. vorigen Abschnitt) in Form eines Stabes in ein vorzugsweise durch Pressen und Sintern hergestelltes Rohr aus der Leuchtkörpersubstanz oder einer Legierung derselben (Kupfer-Wolfram) eingebracht und mit diesem zusammen in an sich bekannter Weise gegebenenfalls nach geeigneter Erhitzung oder Sinterung zu Draht gehämmert, gewalzt oder gezogen werden nach den bei Wolfram und Wolframlegierungen bekannten Methoden, worauf Wickeln zur Wendel erfolgt. So kann z. B. ein Stab aus Kupfer in ein Rohr aus Wolfram geschoben und gegebenenfalls mit ihm verlötet werden, um den Ausgangsstab für den Ziehprozeß zu bilden. Thoriummetall als Seele gestattet den Hammer- bzw. Ziehprozeß bei hohen Temperaturen durchzuführen. Als Ausgangsstab für die Drahtherstellung könnte auch ein Kupferstab dienen, der nach den weiter unten bei Drähten beschriebenen Methoden mit Leuchtkörpersubstanz überzogen ist.

Die Verarbeitung der so hergestellten Stäbe zu Drähten, ebenso das Dünnerziehen von nach weiter unten beschriebenem Verfahren erhaltenen Drähten mit Seele unterliegt gewissen Schwierigkeiten, wenn der außenliegende Mantel aus Leuchtkörpersubstanz von dem Material der Seele in bezug auf einige für den Walz- oder Ziehprozeß wichtige Eigenschaften (Festigkeit, Härte, Zähigkeit) zu sehr abweicht. Es erweist sich daher zweckmäßig, die Seele in bezug auf diese Eigenschaften dem Mantel anzunähern, was durch geeignete Legierung (z. B. Verwendung von Kupfer mit Zusätzen, wie Silber, Zinn, Aluminium, Silicium, an Stelle reinen Kupfers) geschehen kann. Auch kann man den Stab oder Draht noch mit einer Metallhülle versehen, so daß die Leuchtkörpersubstanz beim Verformungsprozeß zwischen zwei Metallschichten zu liegen kommt, wobei man auch die Hülle bezüglich der eben genannten physikalischen Eigenschaften der Leuchtkörpersubstanz bzw. der diese enthaltenden Legierung anzupassen sucht. Es können für die Hülle dieselben Metalle oder Legierungen verwendet werden wie für die Seele.

Statt von Stäben auszugehen, kann auch ein Draht aus einem mit der Leuchtkörpersubstanz oder nur beschränkt legierungsfähigen Metall (Kupfer, Silber, Thorium, Kupfer-Thorium j in an sich bekannter Weise ; mit der Leuchtkörpersubstanz oder einer geleugneten Legierung oder Verbindung dieser

^Substanz überzogen werden, worauf dann $ji%ebenenfalls nach Umwandlung der ge- - riannten chemischen Verbindung in die reine Leuchtkörpersubstanz der Draht durch Walzen oder Ziehen auf den gewünschten Durchmesser gebracht wird, letzteres besonders dann, wenn sehr dünne Rohrdrähte hergestellt werden sollen, die man nicht durch direktes Überziehen einer sehr dünnen Wendel mit Leuchtkörpersubstanz herstellen will, z. B. kann ein als Seele dienender Kupferdraht in einer Atmosphäre von Wolframhexachlorid bei Gegenwart von Wasserstoff elektrisch erhitzt werden, wobei sich metallisches Wolfram niederschlägt, oder es kann dieser Draht mit einer Suspension der pulverformigen Leuchtkörpersubstanz (Wolfram, Tantalcarbid) in einer klebrigen Flüssigkeit überzogen werden. Auch chemische Verbindungen der Leuchtkörpersubstanz können in Form einer hochviscosen Lösung (z. B. AmmonmetaVolframat) oder einer hochviscosen Suspension auf die Kupferdrahtseele aufgebracht werden. Wenn die Leuchtkörpersubstanz als chemische Verbindung aufgebracht wird, ist dann allerdings eine spätere Umwandlung in Metall bzw. Metallcarbid nach bekannten Methoden notwendig. Bei der Herstellung von Tantalcarbidleuchtkörpern kann man auch einen Tantalmetallüberzug aufbringen und ihn in irgendeinem Stadium des folgenden Herstellungsprozesses der Wendel, etwa durch Erhitzen in kohlestoffhaltiger Atmosphäre in Carbid verwandeln.

Mit Rücksicht auf die dünne Wandstärke der schließlich resultierenden Rohrwendel erscheint es manchmal zweckmäßig, das Verhältnis dieser Wandstärke zum Durchmesser der Seele zu Anfang des Herstellungsprozesses größer zu wählen, als den Verhältnissen bei der fertigen Wendel entspricht, und erst nach Beendigung des Verjüngungsprozesses, also nach dem Walzen und Ziehen, die Wandstärke der Leuchtkörpersubstanz auf chemischem Wege, insbesondere durch Ab- n₀ ätzen (bei Wolfram etwa durch Eintauchen in geschmolzenes Kaliumnitrit oder in eine Lösung von alkalischem Kaliumferricyanid) auf den gewünschten kleinen Betrag zu bringen.

Als Material für die Seele wurden bisher nur Metalle beschrieben. Es ist aber auch möglich und in besonderen Fällen vorteilhaft, nichtmetallische mit der Leuchtkörpersubstanz nicht reagierende, insbesondere hochfeuerfeste Substanzen für die Seele zu verwenden, besonders dann, wenn die Seele im

fertigen Leuchtkörper als elektrisch nichtleitende Stütze verbleiben soll, z. B. Thoriumoxyd und ähnliche Oxyde. Die Herstellung entsprechender Rohrdrähte kann dann auf mannigfache Art geschehen, etwa in der Weise, daß ein aus Wolframpulver gesintertes Rohr mit solchen Substanzen ausgefüllt (z. B. wird ein aus diesen Substanzen gesinterter Stab in das Rohr eingeschoben) und

ίο nach bekannten Methoden gehämmert und gezogen wird. Um einen Rohrdraht mit Thoriumoxydseele zu bekommen, kann man auch nach den früheren Methoden einen Draht mit einer Seele aus Thoriummetall oder Kupferthoriumlegierung erzeugen, das Thorium durch Erhitzen in einer reduzierenden, aber Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre (der letztere in Form von Wasserdampf oder Kohlensäure) in Thoriumoxyd verwandeln, und zwar entweder nach dem Ziehen des . Drahtes oder besser nach dem Herstellen der fertigen Wendel.

Wenn es auch besonders vorteilhaft ist, das Wickeln der Wendel vor dem Entfernen der Seele zu bewirken, so ist* dieses doch nicht unbedingt nötig. Besonders wenn die Wandstärke der rohrförmigen Leuchtkörpersubstanz anfänglich, wie oben beschrieben, dicker gehalten wird, als der endgültigen Wandstärke entspricht, die erst durch Abätzen erreicht wird, ist es möglich, erst nach Entfernung den Seele zur Wendel zu wickeln, ohne daß ein Eindrücken der Wandung des Rohrdrahtes beim Wickeln erfolgt. Werden statt der reinen Leuchtkörpersubstanz bei der Rohrdrahtherstellung Legierungen verwendet (z. B. Kupf er-Wolf ram), dann muß· auch der Legierungsbestandteil (Kupfer) vor der Fertigstellung des Leuchtkörpers durch Erhitzen oder chemisch entfernt werden, was am besten gleichzeitig mit der Entfernung der Seele unter Entfernung der etwa beim Ziehen verwendeten Metallhülle geschieht. Die dabei verbleibendeLeuchtkörpersubstanz wird dann im allgemeinen porösen Charakter haben und muß durch Sintern bei hoher Temperatur, vorgenommen zweckmäßig an der fertigen Wendel, dicht gemacht werden.

Die auf, die eine oder andere Art erzeugten Wendeln ergeben für eine gegebene Betriebsspannung nicht nur deshalb kürzere Leuchtkörper als Wendeln aus massivem Draht, weil bei ihnen der mit Substanz erfüllte und deshalb leitende Querschnitt bei gleichem Außendurchmesser des Drahtes geringer ist, sondern, und das wurde bisher wenig beachtet, auch deswegen, weil man entsprechend dem hier beschriebenen Verfahren auch größere Wickeldorne verwenden kann als bei massiven Drähten. Nach der Erfindung lassen sich also leicht besonders kurze Leucht- ! körper herstellen, bei denen das Durchhangproblem nicht oder nicht entfernt, in dem Maße auftritt wie bei gewöhnlichen Werfdeln. Desgleichen ist die Wärmeleitung und Verdampfung des Leuchtkörpers bei Gasfüllung eine sehr geringe. Diese Effekte können natürlich noch weiter gesteigert werden, wenn die Wendel nochmals zu Wendeln (Doppelwendeln) gewickelt werden.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Herstellung vonHohldrahtleuchtkörpern für elektrische Glühlampen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hohldraht, dessen Mantel aus Leuchtkörpersubstanz und dessen Seele aus Metall oder einer. Metallverbindung besteht, welches sich chemisch mit dem Mantel nicht umsetzt und leicht verdampfbar ist, vor oder nach dem Wendeln durch einfaches Erhitzen oder durch Erhitzen in einer auf den .Kern chemisch wirkenden Atmosphäre derart behandelt wird, daß die Kernsubstanz entweder ausgeschmolzen bzw. verdampft oder in eine nicht leitende, schwer schmelzbare Verbindung umgewandelt wird.
2. 2. Verfahren zur Herstellung von Drähten für das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial (z. B. in Form eines Stabes) in ein vorzugsweise durch Pressen und Sintern hergestelltes Rohr aus der Leuchtkörpersubstanz oder einer Legierung derselben eingebracht und mit diesem zusammen in an sich bekannter Weise, gegebenenfalls nach geeigneter Erhitzung oder Sinterung zu Draht gehämmert, gewalzt oder gezogen wird.
3. 3. Verfahren zur Herstellung von Drähten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kerndraht aus einem mit der Leuchtkörpersubstanz nicht oder nur beschränkt legierungsfähigen Metall (Kupfer, Silber, Thorium, Kupfer-Thorium-Mischung) in an sich bekannter Weise auf seiner Oberfläche mit d^er Leuchtkörpersubstanz oder einer geeigneten Legierung oder Verbindung dieser Substanz überzogen wird, worauf dann, gegebenenfalls nach Umwandlung der genannten chemischen Verbindung in die reine Leuchtkörpersubstanz der Draht auf den gewünschten Durchmesser gebracht wird.
4. 4. Verfahren zur Herstellung von Drähten nach Anspruch 1, - dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Mantels aus Leuchtkörpersubstanz, sei es vor, sei es nach Entfernung der Seele oder deren Umwandlung, sei es vor oder nach dem

   Wendeln, vorzugsweise durch chemische Prozesse (Abätzen) verringert wird.

   5- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mantel eine Legierung oder Mischung der Leuchtkörpersubstanz mit einer geringen Menge eines leicht entfernbaren Metalls oder einer Metallverbindung verwendet wird und daß dieser Zusatz zur Leuchtkörpersubstanz in irgendeinem Stadium der Herstellung des Leuchtkörpers, vorzugsweise aber gleichzeitig mit der Seele entfernt oder in nicht leitende Substanz umgewandelt wird.