Verfahren zur Herstellung von in der Kälte duktilem Wolframdraht. Draht aus hochschmelzenden Metallen wie Wolfram wird nach dem bisherigen Verfahren in der Weise hergestellt, dass ein Stab aus gepresstem Wolframpulver auf hohe Tempe ratur erhitzt wird, bis das Pulver zu einem Körper zusammengesintert ist, der aus mehr oder weniger dicht gefügten kleinen Kristallen besteht.
Dieser stabförmige Körper wird dem bekannten Hämmer- und Ziehverfahren bei hohen Temperaturen unterworfen, wobei der kleinkristallinische Stab allmählich aus dem spröden Zustand unter Ausbildung von Faser struktur in einen duktilen, d. h. in der Kälte biegsamen und ziehbaren Draht verwandelt wird.
Hierbei lässt sich die Kerngrösse des klein kristallinischen Stabes nicht immer genau einhalten, so dass häufig in der Praxis die einzelnen Metallchargen Stäbe verschiedener Korngrösse ergeben, wodurch dann Unter schiede in der Bearbeitbarkeit entstehen und selbst bei gleichmässigstem Verlauf der mechanischen Bearbeitung bewirkt wird, dass die aus den Stäben erzeugten Drähte einander nicht völlig gleichen.
Gemäss dem Verfahren nach der Erfindung wird nun zunächst ein aus einem oder wenigen grossen Wolframkristallen bestehender stab- förmiger Wolframkörper hergestellt und die ser dann durch mechanische Bearbeitung durch ein sprödes Stadium hindurch so lange bearbeitet, bis er in den in der Kälte bieg samen und ziehbaren Zustand übergeht. Es ergibt sich alsdann ebenfalls ein Endprodukt bezw. Draht von faseriger Struktur.
Drähte, die nach diesem Verfahren hergestellt sind, besitzen jedoch eine vollkommen gleichmässige Beschaffenheit, da die als Ausgangsmaterial dienenden, aus einem oder wenigen Makro kristallen bestehenden Metallkörper stets die gleichen Eigenschaften aufweisen und keinen Zufallsschwankungen unterworfen sind.
Zur Herstellung des aus einem oder wenigen grossen Wolframkristallen bestehen den stabförmigen Wolframkörpers kann man von einem aus Wolframpulver gepressten Stab von 2 mm Dicke und darüber, zweckmässig jedoch 7-10 mm Dicke, ausgehen, der erst in an sich bekannter Weise vor- und dann hochgesintert und darauf im Vakuum, einer indifferenten oder zweckmässig reduzierend wirkenden Gasatmosphäre, so lange auf eine Temperatur in der Nähe des Schmelzpunktes erhitzt wird,
bis die Umwandlung des Press- körpers in die Einkristall- oder Makrokristall- struktur erfolgt. Die Dauer der Erhitzung wird dabei über das Sinterungsstadium hin weg derart bemessen und überwacht, bis die Grenzflächen der mikroskopisch kleinen Kri- stallpartikelchen verschwunden sind und diese sich zu einem oder ganz wenigen inahro- skopischen Kristallen vereinigt haben.
Man erkennt diese Makrokristalle daran, dass sie bei schwachem Anätzen grosse ein heitlich reflektierende Oberflächen und nicht von Ort zu Ort verschieden reflektierende Flächen zeigen, dass sie ferner nach natür lichen Spaltflächen spalten und dass sie end lich nach stärkerem Abätzen selbst bei runder Ausgangsform in gesetzmässiger Weise kantig werden.
Die bei genügend langer und hoher Hitze einwirkung auftretende Kristallumbildung voll zieht sich dabei meist in der Weise, dass die mikroskopisch kleinen Kristalle des Press- körpers zunächst sehr allmählich und nahe zu gleichmässig wachsen, bis nach einer Zeit, die bis zu mehreren Stunden betragen kann, an einer Stelle sich ein mikroskopischer Kri stall bildet, der bedeutend grösser ist als alle übrigen und der jetzt seine Nachbarn in ver hältnismässig kurzer Zeit, zuinBeispiel wenigen Minuten, in sich aufnimmt. Dabei kann der Kristall so schnell weiter wachsen, dass zum Schluss der Körper aus diesem einzigen Kri stall besteht.
Es kann auch der Fall ein treten, dass, ehe der Kristall sich über den ganzen Presskörper ausbreitet, an wenigen andern Stellen ebenfalls solche Kristallkeime entstehen, die dann, jeder für sich so lange weiterwachsen, bis sie mit dem früher ge bildeten Nachbarn gleicher Grössenordnung zusammenstossen, mit denen sie sich jedoch nicht vereinigen.
Der Körper besteht dann aus so viel grossen Kristallen, als sich Keime während der Zeit seiner Behandlung gebildet hatten, und man kann zum Beispiel durch mechanisches Unterteilen sich daraus mehrere Arbeitsstiicke herstellen, von denen jedes nur aus einem einzigen makroskopischen Kristall besteht. Die Zeit bis zum Eintreten der Kristalli sation ist um so kürzer, je höher die Temperatur gewählt wird. Bezüglich der Zahl der Kri stalle ergibt sich, dass sie in den aus ein und demselben Metallposten hergestellten gleichgrossen Barren unter gleichen Bedin gungen nahezu konstant ist.
Es wurde gefunden, dass das Verfahren zweckmässig in einer reduzierenden Atmo sphäre vorgenommen wird und dass dann die Zahl der entstehenden Kristalle durch einen ge- -wissen geringen Feuchtigkeits- bezw. Wasser dampfgehalt des Gases beeinflusst werden kann. Zu diesem Zwecke wird am besten der das Metall umspülende Wasserstoff durch Schwefelsäure bestimmter Konzentration ge leitet. Ergeben z.
B. die Barren eines Postens Wolframmetall bei Verwendung schärfst ge trockneten Wasserstoffes etwa 8-10 Kristalle, so bestehen sie bei Durchleiten des Wasser- stoffes durch 50 ;'oige Schwefelsäure nur noch aus 3-5, und steigert man den Feuchtigkeits- bezw. Wasserdampfgehalt noch weiter, so ergibt sich ein einziger Kristall. Ein zu weites Steigern führt zum Ausbleiben des EffekteQ.
Statt dein Wasserstoff einen bestimmten Feuchtigkeits- bezw. Wasserdampfgehalt zu geben, kann ihm auch eine bestimmte Menge Sauerstoff oder eines Sauerstoff abspaltenden Gases beigelriisclit werden.
Eine zweckmässige Vorschrift zur Herstel lung von Wolfrain-Einkristallen oder Makro- kristallen ist folgende: Kristallisiertes Ammonparawolframat wird durch Erhitzen bei Rotglut in Wolfrainsä ure verwandelt, diese in Porzellanrohrofen mittelst Wasserstoff bei etwa<B>1000</B> zu Wolframinetall- pulver reduziert, aus dieseln Pulver Barren in eine Pressform gepresst und die Barren,
uni ihnen den zur Weiterbehandlung nötigen Zu sammenhalt zu geben; eine halbe Stunde bei <B>13000</B> erhitzt. Dann wird der so vorgesinterte Körper in einem schärfst getrockneten Wasser- stoffstrom durch Hindurclischicken von nieder voltigein Wechselstrom kolier Amperezahl auf eine Temperatur bis nahe an den Schmelz punkt gebracht, um ihn zunächst hoch zu sintern und etwa eine halbe Stunde. lang auf dieser hohen Temperatur zu halten.
Nach dein Abkühlen wird durch Anätzen festgestellt, ob die gewünschte Kristallisation eingetreten ist. Dieses Verfahren der Erhitzung und Kon trollätzung wird so oft wiederholt, bis die Umwandlung in einen oder mehrere Makro kristalle vollständig erfolgt ist. Besteht er aus nur einem Kristall, so werden die übrigen Barren dieses Postens mit Wasserstoff von derselben Trockenheit dieselbe Zeit lang er hitzt. Bestellt der Barren dagegen z. B. aus 10 Makrokristallen, so wird beim nächsten Barren der Wasserstoff durch eine Wasch flasche mit 50 o/oiger Schwefelsäure geleitet und in gleicher Weise erhitzt.
Ergibt sich dann ein Körper aus einem Kristall, so wird in gleicher Weise weiter gearbeitet, andern falls wird die Konzentration der Schwefel säure so lange geändert, bis dieses Ziel er reicht ist.
Die anschliessend an die Erzeugung der Makrokristallstruktur stattfindende mecha nische Bearbeitung kann sowohl bei einem Stab vorgenommen werden, der nur aus einem einzigen grossen Kristall oder aber auch aus einigen weniger grossen Makrokristallen be steht. Auch kann gegebenenfalls der aus ein oder mehreren Makrokristallen bestehende Wolfrarnstab auf andere Weise, z. B. durch Anwachsen aus der Gasphase, erzeugt werden.
Die mechanische Bearbeitung des aus einem oder wenigen Makrokristallen bestehen den Wolframstabes, der nicht die hochgradige Sprödigkeit des kristallinischen Wolframs besitzt, sondern in geringem Masse deformiert werden kann, erfolgt in durch Hitze erweichtem Zustand, wobei er nach einer Durchmesser verminderung von etwa 10-20% die er- w iihiite geringe Plastizität verliert. Dies kann z. B. daran erkannt werden, dass sich ein herausgeschnittenes planparalleles Stück bei langsamer Drucksteigerung nicht mehr wie an fangs in der Kälte zusammendrücken lässt, ohne zu zersplittern. Der Körper bezw. Stab be findet sich dann also in einem verfestigten, spröden Stadium.
Die metallographische Unter- suehung dieses Stadiums zeigt, dass eine Ver lagerung des Einkrisfalles bezw. der Makro kristalle stattgefunden hat, indem sich inner halb jedes Kristalles zusammenhängende Kri stallpartien gleitend gegeneinander verschoben haben.
Im weiteren Verlauf der mechanischen Bearbeitung (Hämmern, Pressen, Walzen, Recken, Ziehen und dergleichen) entwickeln sich dann allmählich aus den gegeneinander verschobenen Kristallpartien Strähnen und Fasern, die, wenn der Vorgang genügend weit vorgeschritten ist, die Duktilität des Materials bewirken, und zwar in gleicher Weise wie bei den Drähten, die in bekannter Weise aus anfangs kleinkristallinischen Stäben hergestellt sind. Von der mechanischen Be arbeitung, z. B. Grösse der Bearbeitungsstufen, Temperatur und vor allem dem Ausgangs querschnitt hängt es ab, wie schnell die Makrokristalle unter gegenseitiger Verschie bung ihrer Teile in die Faserstruktur über gehen und ob das spröde Zwischenstadium sich mehr oder weniger deutlich bemerkbar macht.
Die Umwandlung der Makrokristalle in Faserstruktur aufweisende Drähte ergibt ein Produkt von guter und gleichmässiger Duktili- tät, das zum Gebrauch als Leuchtkörper in elektrischen Glühlampen besonders geeignet ist.