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Leuchtkörper für elektrische Glühlampen. Bei Temperaturstrahlern ist
für ihre Verwendbarkeit als Leuchtkörper ein hoher Schmelzpunkt Grundbedingung.
Aus diesem Grunde werden- Leuchtkörper meist aus hochschmelzenden Metallen, insbesondere
aus dem bisher als höchstschmelzendes Metall bekannten Wolfram, hergestellt. Bekannt
ist jedoch, daß sich solche Leuchtkörper bei weitem nicht bis an den Schmelzpunkt
beanspruchen lassen, weil die Verdampfung bzw. Zerstäubung bereits weit unterhalb
des Schmelzpunktes unzulässig hohe Werte annimmt. Nun gibt es aber Stoffe, wie beispielsweise
gewisse Verbindungen des Tantals, wie Tantalnitrid und Tantalcarbid. die außer einem
hohen Schmelzpunkte auch eine geringere Verdampfungsneigung als alle bisher als
Leuchtkörper verwendeten Stoffe, selbst Wolfram, besitzen. Derartige Stoffe lassen
sich jedoch nicht in einer genügend dünnen, gleichmäßigen und mechanisch widerstandsfähigen
Form herstellen, weshalb Leuchtkörper aus diesen Stoffen praktisch noch nicht in
Verivendung gekommen sind. Nach der Erfindung können dennoch solche Stoffe brauchbare
Leuchtkörper ergeben, wenn man einen Kern aus einem der bisher als Leuchtkörper
verwendeten und bereits in genügend dünnem, gleichmäßigem und mechanisch widerstandsfähigem,
insbesondere duktilem Zustande bekannten schwer schmelzbaren Metalle, insbesondere
Wolfram, mit einem Mantel aus einem oder mehreren mit dem Kernmetalle nicht reagierenden
Stoffen versieht, deren Flüchtigkeit geringer als die des verwendeten schwer schmelzbaren
Kernmetalls ist, bzw. die bei gleicher Betriebstemperatur eine geringere Verdampfungsgeschwindigkeit
besitzen. Mantelsubstanzen mit derartigen Eigenschaften sind nach neueren Feststellungen
von E. Friederich und L. Sittig (vgl. Zeitschrift für anorganische und allgemeine
Chemie, Bd. 143, S. 293 bis 320, und Bd. zdq., S. 169 bis 189) beispielsweise
gewisse Verbindungen des Tantals, wie Tantalnitrid und Tantalcarbid. Bei einem mit
einem solchen Mantel versehenen Leuchtkörper kann das Kernmetall ohne Gefahr schädlicher
Verdampfung bis nahe an seinen Schmelzpunkt erhitzt werden, da seine Verdampfung
in diesem Falle durch den schwerer v erdampfbaren Mantel wirksam behindert wird;
denn dieser zeigt auch in der Nähe des Schmelzpunktes des Kernmetalls noch eine
unerhebliche Verdampfungsgeschwindigkeit. Es ist ersichtlich, daß man so Leuchtkörper
herstellen kann, die aus einem vorzugsweise duktilen Kernmetalle und einem spröden
Mantel bestehen und die bei höheren Temperaturen betrieben werden können als selbst
Wolfram.
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Man hat zwar schon in einer Zeit, als Wolfram als Leuchtkörpermaterial
noch nicht bekannt war und Glühlampen vornehmlich nur mit den bekanntlich nicht
sehr hoch belastbaren Kohlefadenleuchtkörpern
versehen wurden, den
Vorschlag gemacht, den Glühfaden zur Zurückdrängung der Zerstäubung mit einem Oberzugeaus
einer schwer schmelz- und schwer verdampfbaren Kohlenstoffverbindung schwer' schmelzbarer
Metalle, wie Eisen, Platin, Chrom, Wolfram und Molybdän, zu versehen. Praktische
Verwendung haben derartige Leuchtkörper jedoch nicht gefunden, da man sehr bald
durch Verwendung von schwer schmelzbaren Metallen, wie Osmium, Tantal und letzten
Endes Wolfram, zu Leuchtkörpern kam, die ohne Zerstäubungsgefahr mit einer viel
höheren Temperatur betrieben werden konnten als die damals als Cberzugsmaterial
vorgeschlagenen Metallkohlenstoffverbindungen. Vorgeschlagen wurde ferner auch schon,
Verbindungen, insbesondere Nitride schwer verdampfbarer Metalle, wie Zirkon, Uran,
Titan und Bor, zur Herstellung von Leuchtkörpern zu benutzen, die ausschließlich
aus solchen Verbindungen bestanden. Auch derartige Leuchtkörper haben jedoch keine
praktische Verwendung gefunden, und zwar wegen mangelnder Duktilität und zu schwieriger
Herstellung.
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Es ist nicht unbedingt notwendig, daß die Mantelsubstanz des neuen
Leuchtkörpers auch, wie beispielsweise das erst bei etwa 4ooo bis cj.IOo° abs. schmelzende
Tantalcarbid, einen höheren Schmelzpunkt als das Kernmetall aufweist. Es genügt
vielmehr durchaus, wenn der Mantel bei Temperaturen, bei denen das Kernmetall sonst
bei alleiniger Verwendung bereits lebhaft verdampft, noch nicht oder wenigstens
nicht merkbar verdampft. Tantalnitrid hat beispielsweise einen niedrigeren Schmelzpunkt
(28oop C) als Wolfram, neigt jedoch bei einer Erhitzung auf 25oo bis 275o° C bei
weitem nicht so zur Zerstäubung und Verdampfung wie Wolfram. Die mit solchen Leuchtkörpern
versehenen Lampen können je nach Zusammensetzung des Mantels und Kernes mit einer
geeigneten Gasfüllung versehen werden, die beispielsweise bei Verwendung eines Tantalnitridmantels
aus Stickstoff besteht.
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Die Herstellung des Mantels kann z. B. in der Weise erfolgen, daß
auf einen als Kernmaterial dienenden Wolframdraht aus einer Atmosphäre von Tantalchloriddampf
nach bekannten-Verfahren Tantal niedergeschlagen wird, entweder durch Dissoziation
von Tantalchloriddampf am glühenden Wolframdrahte oder durch Abscheidung des Tantals
aus Chlorid in einer reduzierenden Atmosphäre, beispielsweise in Wasserstoff. Ist
gleichzeitig Stickstoff vorhanden, dann scheidet sich statt Tantal das gewünschte
Nitrid ab. Gegebenenfalls kann die Umwandlung in N itrid auch nachträglich in einer
Stickstoffatmosphäre erfolgen.
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Für die Seele des Drahtes wird man zweckmäßig Drähte verwenden, die
bereits durch Rekristallisation in den stabilen Zustand übergegangen sind.