CH443574A - Verfahren zur Herstellung von glasummanteltem Gussfeinstdraht aus einer Metallegierung - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von glasummanteltem     Gussfeinstdraht    aus einer Metallegierung    Die Erfindung bezieht sich auf     Verfahren    zur Her  stellung von glasummanteltem     Gussfeinstdraht    aus einer  Metallegierung,

   bei welchem mit Hilfe von     Hochfre-          quenzströmen    eines Induktors durch     Schwebeschmelzung     in einem Glasröhrchen von einem Draht aus der Legie  rung eine ausgewogene     Metallegierungsmenge    abge  schmolzen und     Metallschmelze    und dem am     Röhrchen-          ende    geschmolzenen Glas mittels einer rotierenden Spule       fertiger        Feinstdraht    in Form einer abgekühlten Glas  kapillare mit lückenloser     Metallfüllung    ausgezogen wird.  



  Die     bekannten    Verfahren zur Herstellung von     Guss-          feinstdraht    werden mit     zufällig    gewählten .Ausgangsstof  fen, sowohl für die     Metallegierung    :als auch für     die    Glas  röhrchen     durchgeführt.     



  Ein Nachteil     dieser        Verfahren    ist, dass es prak  tisch unmöglich ist, Giessvorgänge zu wiederholen, wo  durch Güteerhöhung des     Gussfeinstdrahts        verhindert     wird.  



  Es ist das Ziel der vorliegenden     Erfindung,    ein  solches     Verfahren    zur     Fertigung    von     Gussfeinstdraht     aus     Metallegierung    zu schaffen, das eine Erhöhung der       Gussfeinstdrahtgüte    sicherstellt.  



       Die    gestellte Aufgabe     wird    dadurch gelöst, dass  das Bodenende des Glasröhrchens vor dem Einfüh  ren desselben in die Schmelzzone des     Induktors    so ge  formt wird, dass es die ausgewogene Metallmenge in  Form eines Tropfens     aufnehmen    kann, und     dass    da  nach das Röhrchen in einer     Entfettungslösung    behandelt  und die     Metallegierung    vor dem Schmelzen einer  Wärmebehandlung in Vakuum unterzogen wird.  



  Zum Giessen von     Feinstdraht    werden Glasröhrchen       bestimmter        Zähilgkeit,    beispielsweise aus     Borsilikatglas,          verwendet.    Beim Ausziehen des     Feinstdrahtes    wird  zweckmässig der Verbrauch an ausgewogener     Met#all-          menge        überwacht,    wobei .die     Grösse    ödes Verbrauchs  vorbestimmt wird.

   Auf diese Weise wird vermieden,  dass     Feinstdraht    schlechter Qualität auf die Spule     ge-          wickelt        wird.       Nach jedem Verbrauch der     ausgewogenen    Metall  legierungsmenge wird vorzugsweise Metallegierung  durch das Glasröhrchen von dem dem Boden entge  gengesetzten Ende her in den Tropfen eingeführt.  



  Der auf     Grund    des     Widerstandstemperaturkoeffi-          zienten    ausgemusterte     Feinstdraht        wird    zweckmässig  einer     Wärmebehandlung    unterzogen.  



  Zum besseren Verständnis wird die Erfindung in  einem     Ausführungsbeispiel    an Hand der Zeichnung  näher erläutert, in welcher     schematisch    die Herstel  lung von     glasummanteltem        Feinstdraht    dargestellt ist.  



  Im Öffnungskegel eines Induktors 1, welcher üb  licherweise aus einer von     Kühlflüssigkeit        durchström-          ten        Hohlwindung    besteht und von einem Hochfrequenz  generator gespeist wird, ist das untere Ende 8 eines  Glasröhrchens 2     angeordnet.    In das Glasröhrchen 2  ragt ein     Drahtstück    3 aus der Metallegierung, aus  welcher der     Feinstidraht    gegossen werden soll, z.

   B. aus       Menganin.    Von     diesem    Drahtstück 3     wird        mit        Hilfe     der     Hochfrequenzströme    des Induktors eine  ausge  wogene      wogene     Menge abgeschmolzen, d. h. eine Menge,     die     deren Gewicht zusammen mit     idem    des     Glasröhrchens     der Hubkraft des     Induktors    entspricht.

   Die flüssige aus  gewogene Metallmenge 4 befindet sich     im    Bodenteil 8  des     Glasröhrchens    2, dessen unterste Spitze     beim        Be-          trieb    des Induktors schmilzt. Von dieser     Spitze    wird  in bekannter Weise der glasummantelte     Feinstdraht    6  abgezogen und auf einer rotierenden Spule 7 aufge  wickelt.     Unmitlt#--lbar    unter dem     Induktor    1 wird oder  abgezogene, noch weiche     Feins:tdraht    mit einer     Krdstal-          lisationsflüssigkeit    S besprüht und abgekühlt.  



  Vor dem     Einsetzeneines    Glasröhrchens wird     @dessen     Bodenende 8 so geformt, dass es die ausgewogene Me  tallmenge in Form eines Tropfens mit nach unten  weisender     Spitze    aufnehmen kann. Dieser     tTopfenför-          mige    Hohlraum bewirkt, dass an seiner Spitze der Kon  takt,des Glases mit der     Metallschmelze        sichergestellt        isst.     



  Nach der     Verformung        wird    das     Glasröhrchen    ent-      fettet, indem es mit einer     Entfettungslösung    behandelt  wird, und auch der     Vorratsdraht    3 aus der. gewünsch  ten Metallegierung wird vor dem Schmelzen einer  Wärmebehandlung im Vakuum     unterzogen,    wodurch  Gaseinschlüsse, welche im Vorratsdraht     enthalten    sind,  beseitigt werden.

   Solche Gaseinschlüsse führen bei der  Herstellung von     Gussfeinstäraht    öfters zu Drahtbrü  chen in der     Glaskapillare,    zur Ablösung des     Glasmantels     vom Metalldraht sowie zu verschiedenen     Änderungen     der elektrischen Eigenschaften das     Feinstdrahtes.    Diese  und andere Mängel des fertigen     Feinstdrahves    sind  ferner auch durch ungleichmässige Bedingungen ver  ursacht, unter welchen diese     komplizierten        physikahsch-          chemischen    Vorgänge,

       darunter    auch die     Bildung    von  Oxyden und Silikaten im Metalltropfen (in Gegenwart  von Glas) unter der Einwirkung des     Hochfrequenzma-          gnetfeldes,    ablaufen.

   Die im beschriebenen Verfahren  vorgesehene Wärmebehandlung der zu     verwendenden     Legierungen im Vakuum bestimmt aus diesem     Grunde,       unter sonst gleichen Bedingungen, den Ablauf der  physikalisch-chemischen     Transformationen    in der ausge  wogenen Metallmenge, und folglich auch den Pro  zess der     Fertigung    von     Feinstdraht    und deren     elektri-          sche        Eigenschaften.     



  Im besonderen wird der entfettete     Vorratsidraht    ,im  Vakuum von     1.10-4-5.10-n        Torr    wähnend     zweier    Stun  den auf     einer    Temperatur von 500  C gehalten. Diese  Wärmebehandlung     des    Vorratsdrahtes im Vakuum :ge  währleistet bei der     Feinstdrahtfertigung    einen über aus  reichend lange Zeit kontinuierlich ablaufenden Giess  vorgang und     verhindert    das     sonst    so läufige     Abreissen     des sich in der     Glaskapillare    bildenden     Metallfadens.     



  Diese zwei Massnahmen helfen, die zum Einregeln       ,des    Giessvorganges erforderliche Zeit zu     vermindern.     Zum Giessen von     Feinstdrah't    werden Glasröhrchen,  beispielsweise aus     Borsilikatglas,    verwendet.  



  Tabelle 1 enthält die chemische Zusammensetzung  der verschiedenen Glasarten.  
EMI0002.0042     
  
    <I>Tabelle <SEP> 1</I>
<tb>  Oxydgehalt@
<tb>  Glasmarke <SEP> Si02 <SEP> Ba203 <SEP> Pb0 <SEP> Na203 <SEP> K203 <SEP> A1203 <SEP> : <SEP> Fe_03 <SEP> : <SEP> Ca0
<tb>  höchstens
<tb>  niederohmig <SEP> 75 1,0 <SEP> 16  <SEP> Q,5 <SEP> 5  <SEP> Q,6 <SEP> 2+0,2 <SEP> 2+0,3 <SEP> 2,0 <SEP> 0,2 <SEP> 1,0
<tb>  > <SEP> >
<tb>  mittelohmig <SEP> <B>72-74 <SEP> 16-17 <SEP> <I>5,5-6,5</I> <SEP> 2,7-3,3 <SEP> 1,2-1,8</B> <SEP> 2,0 <SEP> 0,15 <SEP> 1,0
<tb>  hochohmig <SEP> 72 <SEP> +<B>-1,,6</B> <SEP> '5 <SEP> <B>18+130</B> <SEP> 5 <SEP>   <SEP> 0 <B>3,0 </B> <SEP> 0,3 <SEP> <B>2 0,3</B> <SEP> 2,0 <SEP> 0,2 <SEP> 1,

  0
<tb>  Die <SEP> beim <SEP> Giessen <SEP> verwandten <SEP> Glasröhrchen <SEP> werden <SEP> entsprechend <SEP> den <SEP> Glasmarken <SEP> -in <SEP> Gruppen <SEP> unterteilt
<tb>  (siehe <SEP> Tabelle <SEP> 2).     
EMI0002.0043     
  
    <I>Tabelle <SEP> 2</I>
<tb>  Aussen-Dm <SEP> Gewicht <SEP> Kennzeichen <SEP> Öffnungswinkel
<tb>  Glasmarke <SEP> pro <SEP> 100-mm-Länge <SEP> des <SEP> Induktorkegels
<tb>  mm <SEP> der <SEP> Röhrchengruppe
<tb>  <U>g</U> <SEP> Grad
<tb>  niederohmig <SEP> 9- <SEP> 9,9 <SEP> 5,1 <SEP> -6,4 <SEP> A-VII-IX <SEP> 70
<tb>  10-10,9 <SEP> 6,45-7,72 <SEP> A-VIII-X <SEP> 80
<tb>  11-12 <SEP> 7,89-9,26 <SEP> A-IX <SEP> XI <SEP> 90
<tb>  mittelohmig <SEP> 9- <SEP> 9,9 <SEP> 5,2 <SEP> -6,5 <SEP> B <SEP> VII-IX <SEP> 70
<tb>  10=10,9 <SEP> 6,96-7,86 <SEP> B <SEP> VIII-X <SEP> 80
<tb>  11-12 <SEP> 8,04-9,

  43 <SEP> B-IX-XI <SEP> 90
<tb>  hochohmig <SEP> 9- <SEP> 9,9 <SEP> 5,26-6,62 <SEP> C-VII-IX <SEP> 70
<tb>  10-10,9 <SEP> 6,65-7,97 <SEP> C-VIII-X <SEP> 80
<tb>  11-12 <SEP> 8,15-9,55 <SEP> C-IX <SEP> XI       Laut Tabelle 2 ist das Gewicht jeder     Glasröhr          chengruppe    einer .gegebenen Glasmarke auf einen be  stimmten die Hubkraft des Induktors     bestimmenden     Öffnungswinkel des     Induktorkegels    bezogen.  



  Beispiel: Bei der     Röhrchengruppe        B-VIII-X    für       mittelohmiges    Glas entspricht das Gewicht einer Länge  von 100 mm, das 6,96-7,86 g     beträgt,    einem Induk  tor mit einem     öffnungswinkeldes    Kegels von 80 .  



  Beim Giessen von     Feinstdraht    werden     Glasröhrchen     mit einem Gewicht von 0,5-1,0 g /cm und ein Induk-         tor    mit einem Öffnungswinkel des Kegels von 60-100   verwandt. Eine     Gewichtisänderung    des     Röhrchens,    um   <B>50%</B> entspricht einer     öffnungswinkeländerung    des  Kegels von   10 .  



  Das     beschriebene        Verfahren        gestattet    es, einen       Feinstdraht    mit vorgegebenen Eigenschaften zu     fertigen.     Zu     diesem   <I>Zweck</I> wird der     Längeneinheitswider,-          stand    des     Feinstdrahtes    während des Giessvorgangs kor  rigiert.

   Diese     Korrzktur    erfolgt durch     selbsttätiges    Än  dern der Betriebsdaten beim     Giessen,        beispielsweisse         der Geschwindigkeiten der     Feinstdrahtaufnahme    und  der     Glasröhrchenzuführung,    der Lage des Tropfens aus       ausgewogener        Metallmenge    in bezug auf den Induk  tor durch Erzeugung eines     überdrucks    über dem Trop  fen, des Spaltes zwischen Tropfen und Induktor, der       Tropfentemperatur    u. a.

      Jede     Glasmarke        besitzt,    damit ein     Feinstdraht    mit  vorgegebenem     Längeneinheitswiderstanderhalten    wer  den kann, eine bestimmte     Zähigkeit,    die     @es        gestattet,          Feinatdraht    mit     innerhalb    eines     bestimmten    Bereiches  liegenden     Längeneinheitswiderständen    zu erzeugen (siehe       Tabelle    3).

    
EMI0003.0019     
  
    <I>Tabelle <SEP> 3</I>
<tb>  Glasmarke <SEP> Glaszähigkeit <SEP> bei <SEP> <B>13000</B> <SEP> Längeneinheitswiderstand
<tb>  <U>Poise <SEP> P/</U>m
<tb>  niederohmig <SEP> 1800 <SEP>   <SEP> 200 <SEP> bis <SEP> 10 <SEP> 000
<tb>  mittelohmig <SEP> 1500 <SEP>   <SEP> 200 <SEP> <B>10000 <SEP> ...</B> <SEP> 20000
<tb>  hochohmig <SEP> 1110 <SEP>   <SEP> 200 <SEP> über <SEP> 20 <SEP> 000       Beispiel:

   Laut Tabelle     wird    bei     niederohmigem     Glas mit einer     Zähigkeit    von 1800   200     Poise    bei  einer Temperatur von<B>1300'</B> C ein     Feinsstdraht        mit     einem     Längeneinheitswiderstand    bis 10 000     P/m    er  halten.  



  Es wird, um die     Feinstdrahtgüte    (den     Widerstands-          temperaturkoeffizienten    und die     Kegeligkeit    des     Feinsi            drahtfadens    über     d        @ie    Länge) zu verbessern,     der        vorbe-          stimmte    Verbrauch an aus der     ausgewogenen        Menge          entnommenem    Metall überwacht.  



       Diese    Überprüfung erfolgt entlang der Länge des  aus dem     Metalltropfen    ausgezogenen     Feinstdrahtes    bei  einem vorgegebenen     Längeneinheitswiderstand,        der     selbsttätig überwacht und korrigiert wird (siehe Tab. 4).

    
EMI0003.0047     
  
    <I>Tabelle <SEP> 4</I>
<tb>  Längeneinheitswiderstand <SEP> des <SEP> Feinstdrahtes, <SEP> P/m
<tb>  Feinstdrahtmaterial <SEP> 5 <SEP> 000 <SEP> <B>10000 <SEP> 20000</B> <SEP> 000 <SEP> 40000 <SEP> <B>80000 <SEP> <I>150000</I></B>
<tb>  zulässige <SEP> Feins<U>t</U>drahtlänge, <SEP> m
<tb>  Manganin <SEP> 700 <SEP> 1000 <SEP> 200,0 <SEP> 3 <SEP> 000 <SEP> 4000 <SEP> <B>8000 <SEP> <I>15000</I></B>       Beispiel:

   Laut Tabelle 4 werden 700 m     Feinstdraht     hoher Qualität mit einem     Längeneinheitswiderstand    von  5000     Q/m    aus     einem        Tropfen.    der ausgewogenen Me  tallmenge     unter        Inbetrachtnahme    des     Metallverbrauchs     erzeugt.  



  Die     Metallegierung        wird,    um die Zeit zum     Einregeln     des     Vorganges    nach Verbrauch jeder ausgewogenen    Metallmenge zu vermindern, durch das Glasröhrchen  von der dem Boden     entgegengesetzten    Seite her in     das          Tropfenende    geleitet, ohne dass dieses     zerstört    wird.  



  Die Schmelzzeit einer     Tropfendoss    muss -der zuläs  sigen Länge des     erzeugten        Feinstdrahtes    bei einem  vorgegebenen     Wert    des     Längeneinheitswiderstandes    ent  sprechen (siehe Tabelle 5).

    
EMI0003.0069     
  
    <I>Tabelle <SEP> 5</I>
<tb>  Zulässige <SEP> Länge <SEP> des <SEP> aus <SEP> einem <SEP> Tropfen <SEP> Längeneinheitswiderstand <SEP> des <SEP> Feinstdrahtes, <SEP> D/m
<tb>  erzeugten <SEP> Feinstdrahtes <SEP> 5000 <SEP> <B>10000</B> <SEP> 20000 <SEP> <B>30000</B>
<tb>  m <SEP> Schmelzzeit <SEP> der <SEP> Tropfendosis, <SEP> s
<tb>  400 <SEP> 41 <SEP> 26 <SEP> 18 <SEP> 15
<tb>  1000 <SEP> - <SEP> 50 <SEP> 33 <SEP> 22
<tb>  2000 <SEP> - <SEP> - <SEP> 54 <SEP> 34
<tb>  3000 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 49
<tb>  4000 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 64       Tabelle 5 .ist für     Manganin    mit 1,2 mm     Dm    aus  gearbeitet,

   die mit einer     Geschwindigkeit    von  80     mm/min    in den Tropfen     eingeführt    wird.  



       Beispiel:    Laut Tabelle 5 ist bei der Erzeugung von       Feinstdraht    mit einem     Längeneinheitswiderstand    von  5000     D/m    und     einer    Länge von 400 m eine Schmelz  zeit der     Tropferndosis.    von 41     is        erforderlich.     



  Im Gegensatz zu den     bekannten    Verfahren, bei  denen der     Gussfeinstdraht,    wenn die     Kennwerte    des         Widerstandstemperaturkoeffizienten    nicht den ge  wünschten entsprechen, ausgemustert und nicht ver  wandt     wird,    sieht das beschriebene     Verfahren    die Wei  terbearbeitung der ausgemusterten     Feins@udrahtanenge     vor.

   Diese Bearbeitung wird fortgesetzt, bis der     Feinst     dreht     bestimmte    Kennwerte     erreicht.    Zu     diesem    Zweck  wird der     ausgemusterte        Feinstdraht    bei einer Tempe  ratur von 250  <B>5'</B> C und einem Druck von 10     Torr     im Laufe von 4     Stunden    einer Wärmebehandlung unter-      zogen.

   Im Ergebnis     dieser    Wärmebehandlung erhält  man statt eines     Feinstdrahtes    mit     idem    Widerstands  temperaturkoeffizienten von 5.10-5     1/ C        .einen        Feiinst-          draht    mit dem     Widerstandätemperaturkoeffizienten    von       3.10-5    1/ C und statt eines Koeffizienten von     3.10-5     1/ C einen     Koeffizienten    von     1.5.10-5    1/ C.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von glasummanteltem Gussfeinstdraht aus einer Metallegierung, bei welchem mit Hilfe von Hochfrequenzströmen .eines Induktors durch Schwebeschmelzung in einem Glasröhrchen von einem Draht aus der Legierung eine ausgewogene Me tallmenge abgeschmolzen und aus der Metallschmelze und dem am Röhrchenende geschmolzenen Glas

   mittels einer rotierenden Spule fertiger Feinstdraht in Form einer abgekühlten Glaskapillare mit lückenloser Metall- füllung ausgezogen wind, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenende (8) des Glasröhrchens (2) vor dem Einführen desselben in die Schmelzzone des Induktors so geformt wird, dass es die ausgewogene Metallmenge in Form eines Tropfens aufnehmen kann,

   und dass danach das Röhrchen in einer Entfettungslösung behan delt und die Metallegierung vor dem Schmelzen einer Wärmebehandlung in Vakuum unterzogen wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass zum Giessen von Feinstdraht mit einem Längeneinheitswid,erstand bis 10 000 P/m Röhrchen aus einem Glas verwendet werden, welches bei einer Temperatur von 1300 C eine Zähigkeit von 1800 200 Poise hat. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch, ;dadurch ge kennzeichnet, dass zum Giessen von Feinstdraht mit einem Längeneinheitswiderstand von 10 000 und bis 20 000 2/m Röhrchen aus einem Glas verwendet wer den, welches bei einer Temperatur von 1300 C eine Zähigkeit von 1500 200 Poise hat. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass beim Giessen von Feinstdraht mit einem Längeneinheitswiderstand über 20 000 D/m Röhrchen .aus einem Glas verwendet werden, welches bei einer Temperatur von 13001C eine Zähigkeit von 1100 200 Poise hat. 4.

   Verfahren nach den Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Röhrchen aus Bohrsili- katglas verwendet werden. 5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass beim Ausziehen des Feinstdrahtes der Verbrauch an ausgewogener Metallmenge über wacht wird, wobei die Grösse des Verbrauchs vorbe stimmt wird, um zu vermeiden, dass Feinstdraht schlech ter Qualität auf die Spule gewickelt wird. 6.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass jeweils nach Verbrauch eines bestnmm- ten Teiles der ausgewogenen Metallegierungsmenge :eine entsprechende Menge Metallegierung durch das Glas röhrchen vom offenen Ende her in den tropfenförmigen Bodenraum geleitet wird, ohne dass dieser zerstört wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Metallegierung im Laufe von zwei Stunden bei einer Temperatur von 500 C in einem Vakuum von 1.10-4-5.10-5 Torr bearbeitet wird.