DE432814C - Verfahren zur Herstellung von Beimengungen enthaltendem Wolframmetall fuer Leuchtkoerper elektrischer Gluehlampen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Beimengungen enthaltendem Wolframmetall für Leuchtkörper elektrischer Glühlampen. Um das Durchhängen schraubenförmiger Wolframleuchtkörper für elektrische Glühlampen zu verhindern, diese also formbeständiger zu machen, ist schon vorgeschlagen worden, den Wolframdraht einer solchen mechanisch - thermischen Vorbehandlung zu unterwerfen, daß er nach der Hocherhitzung (vgl. Patente 37r623 und 380931) aus langen, einander- überlappenden Kristallstücken besteht. Eine ähnliche Kristallausbildung tritt bei der Hocherhitzung von Wolframdrähten ein, wenn, wie im Patent 382515 und dem britischen Patente 186497 vorgeschlagen ist, in das Ausgangsmaterial des Wolframmetallpulvers oder in dieses selbst ein geringer Zusatz aus einer Alkalimetallverbindung und einem durch Wasserstoff nicht reduzierbarer: Oxyde, wie Siliciumoxyd (Kieselsäure) oder Thoriumoxyd, eingeführt wird.
• Wenngleich derartige durch das Vorhandensein von langen, einander überlappenden Kristallstücken formbeständige Leuchtkörper zwar eine für die üblichen Verwendungszwecke durchaus hinreichende Stoßfestigkeit besitzen, so sind sie dennoch für gewisse Anwendungsgebiete, nämlich dort, wo besonders heftige Stöße und Erschütterungen auftreten, nicht immer so gut geeignet wie die bekannten, eine sehr hohe Stoßfestigkeit besitzenden Wolframdrähte, die ausschließlich einen Zusatz von Thoriumoxyd aufweisen und ohne besondere mechanisch-thermische Vorbehandlung hergestellt sind. Ein Nachteil der aus derartigen thoroxydhaltigen Drähten hergestellten Leuchtkörper, deren durch eine mechanische Bearbeitung und insbesondere durch einen Ziehprozeß entstandene Faserstruktur beim Brennen in der Lampe in eine feinkörnige Struktur zerfällt, besteht jedoch darin, daß sie bei schraubenförmiger Ausgestaltung leicht zu Durchhang neigen.
• Da Thoriumoxyd ebenso wie Kieselsäure durch Wasserstoff nicht reduzierbare Oxyde sind und bei der Herstellung formbeständiger Leuchtkörper schon immer Thoriuanoxyd als Ersatz für die meist neben der Alkalimetallverbindung zugegebene Kieselsäure vorgeschlagen wurde, so hat man bisher bei der Herstellung des Wolframmetalls die gleichzeitige Zugabe der beiden genannten Oxyde neben einer Alkalimetallverbindung nicht vorgenommen, vielmehr als unzweckmäßig erachtet.
• Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß es dennoch für gewisse Verwendungszwecke des fertigen Leuchtkörpers, und zwar insbesondere des schraubenförmig gewundenen Leuchtkörpers, sehr zweckmäßig ist, wenn in die als Ausgangsmaterial dienende Wolframsäure oder in das fertige Wolframmetall nicht nur, wie bekannt, Kieselsäure und ein oder mehrere Alkalimetalle bzw. Alkalimetallverbindungen, sondern gleichzeitig auch noch Thoriumoxyd eingeführt werden. Der aus solchem Wolframmetalle erzeugte Leuchtkörper besitzt zwar in der Regel nicht die hohe Formbeständigkeit und gut ausgebildete Langkristall- bzw. Stapelkristallstruktur wie bei bloßer Zugabe von Alkalimetallverbindungen und Kieselsäure zum Ausgangsmaterial des Wolframs, jedoch ist er immerhin bei genügender Formbeständigkeit von annähernd der gleichen hohen Stoßfestigkeit wie der übliche thoriumoxydhaltige Wolframdrahtleuchtkörper. Anscheinend ist die hohe Stoßfestigkeit allein durch die Gegenwart des sich auch bei hoher Erhitzung nicht v er flüchtenden Thoriumoxydes bedingt, während die hinreichende Formbeständigkeit wohl darauf zurückzuführen sein dürfte, daß der Thoriumoxydzusatz die Wirkung der anderen Zusatzstoffe (Kieselsäure und Alkalimetallverbindungen) nicht vollkommen aufhebt, sondern nur mildert, so daß sich die Einführung der anderen, im Temperaturbereiche des schnellen Kornwachstums größtenteils verflüchtigenden Zusatzstoffe doch immerhin in einer gewissen gegenseitigen Verankerung der durch die voraufgegangene mechanische Bearbeitung gestrecktenkleinen Kristalle äußern kann. Ein mit Beimengungen nach der Erfindung versehener Wolfrarnleuchtkörper besitzt demgemäß in der Regel eine kleinkristallinische Struktur, die derjenigen ähnelt, die sich bei einem gezogenen, thoriumoxydhaltigen Wolframdrahte beim Brennen in der Lampe von selbst einstellt. Werden aus dem neuen Wolframmetalle jedoch schraubenförmige Leuchtkörper mit äußerst kleinem Kerndurchmesser erzeugt, beispielsweise aus einem Wolframdraht von o,o2 mm Durchmesser unter Verwendung eines Kernes von 0,04 mm Durchmesser, so besitzt der Leuchtkörper trotz des Thoriumoxydzusatzes nach Erhitzung auf Lampentemperatur dennoch eine zwar weniger gut ausgebildete, aber immerhin erkennbare Langkristall- bzw. Stapelkristallstruktur.
• Wie sich gezeigt hat, kann beim neuen Wolframmetalle der Thoriumoxydzusatz ohne Beeinträchtigung der Stoßfestigkeit des Leuchtkörpers geringer als bei üblichen Wolframdrähten, die ausschließlich einen Thoriümoxydzusatz aufweisen, bemessen werden. Während sich bei letztgenännten Drähten in der Praxis ein Zusatz von 0,5 bis i Prozent, und zwar meist o,75 Prozent Thoriumoxyd als besonders zweckmäßig erwiesen hat, genügt es bei gleichzeitigem Vorhandensein von Kieselsäure und Alkalimetallen, wenn der Thoriumoxydzusatz o,2 bis o,5 Prozent beträgt. Gute Ergebnisse werden, wie festgestellt wurde, erzielt, wenn in die Wolframsäure oder das fertige Wolframmetallpulver 0,2 Prozent Natrium, 0,3 Prozent Kalium, 0,4 Prozent Kieselsäure und o,4 Prozent Thoriumoxyd eingeführt werden. , Bei der Herstellung des neuen Wolframmetalls kann beispielsweise wie folgt vorgegangen werden: Man geht zweckmäßig von Wolfrarnsäure aus, welche durch Fällung aus Ammonwolframatlösung mit Salzsäure hergestellt wurde. Auf je r kg der trockenen Wolframsäure wird ungefähr 2 g Natriumchlorid, 3 g Kaliumchlorid und 4 g Kieselsäure zugegeben. Ein zweckentsprechender Weg hierfür besteht darin, die Kieselsäure und (las Natriumchlorid in Form eines Natriumsilikates _zuzufügen. Wenn das Natriumsiiikat aus ungefähr 29 Prozent Kieselsäure und ungefähr 15 Prozent Natriumchlorid besteht, so ergibt ein Zusatz von 11,5 g Natriumsilikat, aufgelöst in Zoo ccm Wasser, für jedes Kilogramm trokkene Wolframsäure den gewünschten Zusatz von Kieselsäure und Natriumchlorid. Nach Vermischen der Wolframsäure mit der Natriumsilikatlösung wird das Kaliumchlorid, das ebenfalls in Zoo ccm Wasser aufgelöst ist, zugefügt und sodann die Gesamtmischung gründlich gemischt. Darauf werden io ccm konzentrierte Salzsäure pro Kilogramm Wolframsäure zugefügt und nochmals ein gründliches- Mischen vorgenommen, bis die Masse homogen wird. Erfindungsgemäß wird dieser Masse, die zweckmäßig noch mit Wasser verdünnt wird, eine Thornitratlösung zugefügt, deren Gehalt -an Thorium o,16 bis o,32 Prozent des Gewichtes der Wolframsäure beträgt, wodurch ein Zusatz von o,2 bis 0,4 Prozent Thoriumoxyd im reduzierten Wolframmetall erreicht wird. Die mit der Thornitratlösung hergestellte Mischung wird nunmehr getrocknet, gesiebt und in üblicher Weise zu Metallpulver reduziert, das dann in ebenfalls bekannter Weise durch Pressen, Sintern und mechanische Bearbeitung zu Draht verarbeitet wird.
• Ein aus solchem Drahte hergestellter schraubenförmiger Leuchtkörper erfordert keine besondere Hitzebehandlung; eF. genügt vielmehr die beim üblichen Hochbrennen der Lampe erreichte Temperatur, um im Leuchtkörper eine Struktur zu entwickeln, welche ihn nicht nur hinreichend formbeständig, sondern auch weitgehend stoßfest gegen Erschütterungen macht.
• Die Reihenfolge in der Zugabe der einzelnen Stoffe und auch deren Prozentgehalt kann natürlich auch eine andere sein. ZVährert(1 im erwähnten Beispiele der Wolframsäure zunächst Natriumsilikat, dann Kaliumchlorid und zum Schlusse erst Thoriumnitrat zugefügt wird, kann man auch so vorgehen, daß man zunächst das Thoriumnitr at de-Wolframsäure zugibt und dann erst Alkalisilikate bz-,v. Alkalichloride beimischt. Es hat sich ferner auch als zweckmäßig erwiesen, den Zusatz an Alkalimetall und Kieselsäure in Form einer Alkalisilikowolframatlösung, insbesondere einer Kaliumsilikowolframatlösung, vorzunehmen.
• Der Prozentgehalt an Thoriumoxyd kann gegebenenfalls auch bis auf 0,75-Prozent und sogar noch etwas höher, bezogen auf das fertig reduzierte Metall, gesteigert «-erden. Ferner kann statt der gefällten Wolframsäure auch solche, die durch Verglühen von Ammoniumwolframat gewonnen ist, als Ausgangsmaterial verwendet werden. Auch können die Verbindungen des Kaliums bzw. Natriums durch solche anderer Alkalimetalle, also die des Cäsiums, Lithiums oder Rubidiums bzw. Mischungen derselben ersetzt werden.
• Ein besonders gut verarbeitbares Wolframmetall erhält man ferner auf folgende Weise: Man stellt zunächst ein Wolframmetallpulver her, welches einen Zusatz von Kieselsäure und einer Alkalimetallverbindung enthält, zweckmäßig wie im Patent3825j,5 beschrieben, durch Zusatz einer Kaliumsilikatlösung zur Wolframsäure. Dieses fertige Wolframmetallpulver wird mit zweckmäßig der gleichen Menge eines Wolfrarnmetallpulv ers gemischt, welches 0,75 Prozent Thoriumoxyd enthält.

Claims (5)

1. PATENT-ANSPRÜciiR: i. Verfahren zur Herstellung von Beimengungen enthaltendem Wolframmetall für Leuchtkörper elektrischer Glühlampen, dadurch gekennzeichnet, daß in die als Ausgangsmaterial dienende Wolframsäure oder in das fertige Wolframmetall außer Kieselsäure und einem oder mehreren Alkalimetallen gleichzeitig auch Thoriumoxyd eingeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß weniger als o,5 Prozent Thoriumoxyd neben Kieselsäure und Alkalimetall eingeführt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß o,2 Prozent Natrium, 0,3 Prozent Kalium, 0,4 Prozent Kieselsäure und 0,
4. 4 Prozent Thoriumoxyd eingeführt werden. .1 .. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz an Alkalimetall und Kieselsäure in Form einer Alkalisilikowolframatlösung, zweckmäßig einer Kaliumsilikowolframatlösung, erfolgt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Wolframmetallpulver, das Kieselsäure und Alkalimetall enthält, hergestellt und dieses dann mit einem einen Zusatz von Thoriumoxyd enthaltenden Wolframmetallpulver gemischt wird.