163582. lajstromszámú szabadalom • Idegenyagokat tartalmazó volfrámízzótest és eljárás annak előállítására
163582 3 4 A RIECK nevéhez fűzó'dő felismerések és nézetek szerint az idegenanyagok a wolfrámfémben szilárdfázis-részecskéket alkotnak és kezdetben a húzott wolfrámdrótok rostjainak felületén elhelyezkedve idézik elő a rekrisztallizációs és egyéb jótulajdonságokat. Lehetségesnek tartják, hogy a részecskék összetétele KAlSi20 6 , azaz a leucit nevű ásvány összetételének felel meg. A WALTER nevéhez fűzó'dő megállapítások szerint az idegenanyagok ugyancsak szilárdfázisrészecskéket alkotnak és a wolfrámfémben végül is szétszórtan helyezkedve idézik elő a rekrisztallizációs és egyéb jótulajdonságokat. Ezek szerint a megállapítások szerint a részecskék kb. 400 Á átmérőjűek és kb. a mullit nevű ásvány összetételével egyezően 3 Al20 3 .2 SiO a összetételűek. Újabb észlelések szerint a K, Si, Al tartalmú idegenanyagos, újrakristályosodott wolfrámfémben gömb alakú mikropórusok hálózata található; és legújabb észlelések szerint ezekben a pórusokban elemi kálium van. Mai nézetek szerint a mikropórusok hálózata ugyanúgy előidézője lehet a K, Si, Al tartalmú idegenanyagos wolfrámfém rekrisztallizációs és egyéb jó tulajdonságainak, mint az említett idegenfázisrészecskék hálózata. A gömb alakú mikropórusok átmérője kb. 100 Ä. Nem vonjuk kétségbe a részecskék és buborékok részvételét az adaléknyomok hatásának kialakulásában, azonban MILLNER, NEUGEBAUER és KERÉNYI már igazolták, hogy a K, Si, Al tartalmú adalékanyaghármasban az Al2 0 3 -ot a hidrogénben Ga-ig kiredukálódó Ga2 0 3 -dal és a K a O-ot a hidrogénben Tl-ig kiredukálódó Ti äO-dal lehet helyettesíteni anélkül, hogy a jó rekrisztallizációs és egyéb tulajdonságok romlanának. Ez amellett szól, hogy a K, Si, Al tartalmú adalékanyagok és idegenanyagok hatása semmiesetre sem nyugszik egyedül idegenfázis-részecskék hatásán: domináns vagy ekvivalens szerepük lehet ebben a hatásban pl. K és Al atomoknak is. Ezenkívül MILLNER és TURY már 1931-ben leírták, hogy az idegenanyagok a zsugorítás alatt a rúdban és az újrakristályosodás alatt a drótban olyan mértékű gőznyomást fejthetnek ki, amely gőznyomás a fémtestben belső feszültségi állapotot kelt és ezáltal vezet nagykristályképződéshez. A gömb alakú mikropórusok hálózatának említett újabb elmélete összhangban van ezzel a feltevéssel és az idegenanyagok közül a K atomok szerepét szemlélteti. Amikor az idegenanyagok hatásmódjáról szerzett ismereteink újabban így bővültek, de teljes összehangolásuk még nem járt sikerrel, azt a kérdést vettük vizsgálat alá, hogy a K, Si, Al tartalmú adalékhármasban lehet-e a SiOa -ot is valamely hidrogénnel kiredukálható analóg oxiddal helyettesíteni a jó fémtulajdonságok elvesztése nélkül. Ezek a vizsgálataink, amelyeket többek között GeOa -dal is folytattunk, eddig nem vezettek eredményre. Ez a körülmény arra terelte a figyelmünket, hogy amíg a K, Si, Al tartalmú idegenanyaghármasban — amint láttuk — a K2 0 helyett TI atomok is kifejtik a jó hatást és A12 0 3 helyett Ga atomok is megteszik ezt, addig Si02 esetében esetleg nem a Si vagy vele analóg atomok a hatásosak, hanem valamely jellegzetes szilícium-oxigén kapcsolat. Ez azt jelenti, hogy a SiOa adalék számára ne a Si-hoz hasonló atomok között keressünk előnyös analóg hatású helyettesítőt, hanem olyan atomok között 5 keressük azt, amelyek oxigénhez való kötésükben viselkednek a Si-hoz hasonlóan. Geokémiai és ásványtani ismeretek rávezettek arra, hogy a természetben (az ásványvilágban) pl. a Be atomok viselkednek úgy az oxigénnel szemben, 10 mint a Si atomok. A Si atomok oxigénkapcsolatára az jellemző, hogy a Si az ásványokban szinte kivétel nélkül tetraéderes oxigén-koordinációban, ún. Si04 tetraéderekben fordul elő. Pontosan így viselkednek a Be-atomok is az ásványokban: szinte 15 valamennyi Be tartalmú ásványban Be04 tetraéderekben fordulnak elő. Kedvezőnek tartva azt is, hogy a Si4+ ion 0,39 Á sugaránál a Be2+ ion 0,34 Ä sugara még kisebb is, és azt is, hogy a Si—O kötés kb. 51 Kcal értékénél 20 a Be—O kötés értéke jóval nagyobb, mert kb. 75 Kcal értékű: olyan wolframfémport készítettünk, amelynek W03 alapanyagához KCl-t, BeCl2 -t és Al 2 Cl 6 -t adtunk vízben oldva, megvizsgálandó, hogy ha a SiOa -ot a hidrogénnel még 25 kevésbé kiredukálható BeO-dal helyettesítjük, megmarad-e a nagykristályos szerkezet és az ismerteknél jobb egyéb tulajdonságok jelentkeznek-e. Az adalékos vizes pépet beszárítottuk, az adalékos W03 -ot hidrogénnel redukáltuk, a keletkezett 30 fémporból rudat sajtoltunk, majd ezt rajta átvezetett villamos árammal zsugorítottuk. A zsugorított rudat kovácsolással és dróthúzással izzólámpa drótokká dolgoztuk fel. Azt tapasztaltuk, hogy az így készült K, Be, Al tartalmú idegenanyagos drótok, 35 tehát a találmányunk szerint készült berilliumos volfrámdrótok újrakristályosodási, alaktartási, szilárdsági és egyéb hasznos tulajdonságai gyakorlatilag nem maradtak el a K, Si, Al tartalmú idegenanyagos ismert drótok megfelelő tulajdonságaitól, 40 és emellett szilárdságuk rekrisztallizált állapotban közönséges hőmérsékleten lényegesen jobb volt a K, Si, Al tartalmú idegenanyagos drótok szilárdságánál. Ennek oka véleményünk szerint abban kereshető, hogy a krisztallithatárok —W—O—Be— 45 —O—W kapcsolata erősebb, mint a —W -O— —Si—O—W-kapcsolat. Az ilyen fémes testeket, amelyek ppm nagyságrendű súlyarányban tartalmaznak szándékosan bevitt vagy egyéb idegenanyagokat, a mai fémtani szakirodalom híg ötvö-50 zetnek vagy egyszerűen ötvözetnek nevezi (pl. Solid State Communications, 7, 1969, 51—53. old.; Journal of Physics C, Solid State Physics, 1970, L 119. old.) Az ötvözetekre vonatkozó definíciók (pl. Verő József: Általános metallográfia, Akadémiai 55 Kiadó, Bp. 1955. 430. old.) sem tartalmaznak megkötést a komponensek mennyiségére nézve. A találmány szerinti wolfrámizzótesteket eszerint ötvözetnek tekinthetjük. Megemlítjük, hogy a berillium tartalmú adalék-60 anyagok és idegenanyagok előnyös hatását tapasztalati úton állapítottuk meg, és a hatások érvényesülése nem függ a hozzájuk fűzött magyarázatok érvényességétől. A találmány szerint készült wolfrámdrótok, így 65 például a K, Be, Al vagy TI, Be, Ga, avagy K, Be 2
