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Fil en métal réfractaire et lampes ou tubes électriques comportant ce fil.
Demande de brevet allemand en sa faveur du 23 Novembre 193
La présente invention se rapporte à du fil en métal réfractaire, par exemple en tungstène, et aux lampes à incandescence ou tubes à décharges électriques.
Comme filament rectiligne, c'est-à-dire non-héli coldal, de lampe à incandescence ou de tube à décharges électriques, on utilise différentes sortes de fil qui, tou fois, ne donnent pas toutes en pratique les mêmes résultat satisfaisants.
Il est désirable, comme on le sait, que le fil acquière au cours de la recristallisation, une structure c: talline déterminée. Pour les filaments non-hélicoïdaux des
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lampes à vide on utilise souvent du fil en oxyde de thorium, qui acquiert au cours de la recristallisation une structure à cristaux très fins comme le montre schématiquement la figure 1 du dessin.
Une telle structure est mieux à même de résister aux chocs et aux vibrations que la structure suivant la figure 2, où les joints des cristaux, c'est-à-dire les surfaces de contact des cristaux comme elles se présentent à l'oeil lorsqu'on observe la surface à l'aide d'un microscope, sont sensiblement perpendiculaires à l'axe du fil.
On a trouvé, en outre, qu'on peut obtenir la résistance du filament aux chocs et aux vibrations, non seulement avec une-structure à cristaux très fins analogue à celle représentée sur la figure 1, mais aussi avec une structure à grands cristaux mous qui sont imbriqués et dont les surfaces de contact ne sont, par conséquent, pas perpendiculaires à laxe du fil (figure 3).
Il est connu d'obtenir ces structures par les procédés suivants:
Après.avoir recuit le fil et après avoir légèrement réduit, par étirage, son diamètre on le fait passer à travers une zône dans laquelle il est chauffé à une température élevée. Ce procédé est décrit dans le brevet anglais 174.714.
Le fil final à cristaux imbriqués est produit dans ce cas en dehors de la lampe proprement dite. Le fil monté dans la lampe achevée, est recristallisé sur toute sa longueur.
D'autres procédés ayant le même but, sont décrits dans le brevet anglais 181.703 et dans le brevet allemand 371.623. D'abord, on chauffe le fil étiré à une température telle que sa structure fibreuse commence à disparaître. De préférence, après avoir légèrement réduit, par étirage, son
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diamètre, on porte le fil assez rapidement à une températm très élevée jusqu'à ce que la recristallisation soit finie, Dans ce cas également, la structure finale du fil est pro- duite complètement en dehors de la lampe. Le fil est entiè. ment recristallisé. La plupart des surfaces de contact des cristaux sont du genre représenté sur la figure 3.
Le fil suivant l'invention a une structure fibre qui, à l'état rectiligne et au repos, par exemple à l'inté rieur de la lampe, se transforme lors de la recristallisat en une structure cristalline dont les cristaux s'étendent essentiellement sur toute l'épaisseur du fil, moins de 50 des joints des cristaux étant sensiblement perpendiculaire à l'axe du fil.
Par l'expression surfaces de contact "sensibleme perpendiculaires" on doit entendre des surfaces, avec les' les la longueur de l'endroit de contact telle qu'elle se : sente à l'oeil dans la projection sur un plan lorsqu'on o ve, éventuellement à l'aide d'un microscope, seulement un moitié du fil, est inférieure à une et demie fois le diam du fil.
Après la recristallisation, le fil suivant l'ir tion peut aussi comporter des joints du genre représenté schématiquement sur la figure 4. Ces endroits sont carac- térisés, par conséquent, en ce que le joint entre deux g@ cristaux est formé par un conglomérat de cristaux fins d( chacun est plus petit que l'épaisseur du fil.
La résistance aux chocs d'un fil ayant cette structure est au moins égale à celle d'un fil ayant la s re représenté sur la figure 1 ou 3.
La demanderesse a été la première à trouver qu des lampes comportant un filament rectiligne à structure
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conforme à l'invention, se distinguent des autres lampes par leur grande résistance aux chocs et aux vibrations.
On a constaté que lorsqu'un filament constitué par un fil suivant l'invention est exposé, alternativement à froid et à incandescence, à des vibrations d'une fréquence, par exemple, de.25 à la seconde, la durée de service est 30 à 50 fois plus grande que celle d'un filament comportant seulement des surfaces de contact "perpendiculaires" d'après la figure 2.
Un fil produit suivant l'invention présente, par rapport à un fil en oxyde de thorium, les avantages supplé- mentaires suivants :
1. La grande résistance aux chocs est conservée pendant le fonctionnement ultérieur de la lampe.
2. Le fil peut être étiré plus aisément.
3. La recuisson de la lampe peut être effectuée sans aucun inconvénient.
En général on peut dire que, par rapport aux procédés connus mentionnés ci-dessus, le procédé de fabrica- tion de fil suivant l'invention est moins conpliqué, prend moins de temps et donne lieu à moins de déchet. Les incon- vénients que l'on rencontre dans l'étirage d'un fil recuit, sont évités. En outre, le fil suivant l'invention peut être monté à l'intérieur de la lampe lorsqu'il a encore sa structure fibreuse. Dans cet état, le fil est plus maniable qu'un fil ayant déjà été fortement chauffé.
Le fil suivant l'invention peut être produit de la manière suivante:
On ajoute à une poudre métallique très fine, par exemple de la poudre de tungstène, dont au plus environ 30 parties en poids consistent en des particules d'une grandeur @
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de plus de 6 , certaines .additions, par exemple 0.5% de Al2O3, 0,5% de SiO2, 0.3% de Ka2WO4 ou 0.3% de Na2WO4.
L'addition de ces substances est connue en soi. On fait se concrétionner la poudre et ensuite, on l'étire avec la plu: grande déformation possible et à la plus basse température possible dans chaque phase d'étirage. A la différence de l'opération normale, cette opération est effectuée, par cor séquent, dans des conditions difficiles choisies intentionnellement.
On accepte cet inconvénient en vue du résultat fi favorable qu'on veut obtenir.
D'ailleurs, il est possible de réduire cet inconvénient au minimum par une bonne surveillance de la fabrica tion.
Le diamètre d'une barre en tungstène est réduit, martelage, d'environ 13 à 20% dans chaque phase de martelag Il s'agit, par conséquent,' d'une réduction de pourcentage constant du diamètre tandis qu'autrement on effectue habitu lement dans chaque phase de martelage une réduction absolue constante variant de 3 à 15%.
Conformément à l'invention, on conserve ce pource: tage de réduction par phase de martelage jusqu'à ce que le diamètre du fil soit réduit, par exemple à 3 mm. environ.
Quand le diamètre a atteint cette valeur de 3 mm., donnée à titre d'exemple, le martelage est suivi d'un étira
Le diamètre est réduit alors de 3 à 1 mm. avec un( réduction d'environ 25 à 35% dans chaque phase d'étirage, une réduction de 15% au plus étant usuelle.
Conformément à l'invention, il s'agit également d'une réduction de pourcentage constant et même dans le cas où le martelage est continué jusqu'à un diamètre de 1 mm., @
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réduction constante absolue est usuelle.
Après que le diamètre a été réduit à 1 mm., l'étirage peut avoir lieu de la façon normale.
Le fil ainsi produit présente en substance la structure mentionnée ci-dessus. Le nombre de surfaces de contact "perpendiculaires" est faible. Habituellement on trouve de 0 à 40% de ces surfaces de contact qui n'ont aucun effet nuisible sur la rigidité du fil probablement parce qu'elles tendent vers une structure imbriquée et, par conséquent, ne sont pas parfaitement perpendiculaires à l'axe du fil .
Il est avantageux de donner au fil sa structure finale seulement après son montage à l'intérieur de la lampe car, comme il a été dit plus haut, un fil à structure fibreuse est plus aisé à manier.
En outre, il est avantageux que le filament possède une structure fibreuse aux points où il doit être recourbé pour être monté sur les fils de support. Si l'on montait un filament recristallisé, il pourrait y avoir un joint de deux cristaux juste à un point de courbure, ce qui-pourrait donner lieu à la rupture du filament ou, au moins, créer un endroit faible.
Les lampes suivant l'invention se distinguent très bien des lampes à filament recristallisé au préalable, parce que les parties du filament situées au voisinage des conducteurs d'alimentation et des fils de support, possèdent encore une structure fibreuse tandis qu'aux autres endroits on peut démontrer par décapage que les cristaux s'étendent sur toute l'épaisseur du filament et ont une forme angulaire.
Ceci peut naturellement être constaté le plus aisément avec des lampes à filament non-hélicoïdal. Le diamé-
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tre du filament d'une lampe de ce genre est habituellement de 75 microns au plus.
On a trouvé qu'on a déjà une impression bien neten analysant cent joints de cristaux adjacents.
L'invention peut aussi être appliquée à la fabrication de fil en d'autres métaux réfractaires, par exemple en rhénium.