AT312747B

AT312747B - Verfahren zur Herstellung von Elektroden für elektronische Geräte und Gasentladungsröhren

Info

Publication number: AT312747B
Application number: AT381271A
Authority: AT
Inventors: Leonidovich Kuzmin Igor; Georgievich Razumovsky Alexei; Jurievna Mazenkova Margarita; Nikolaevich Grigoriev Vladimir
Original assignee: Smolensky Elektrolamovy Zd
Priority date: 1971-05-03
Filing date: 1971-05-03
Publication date: 1974-01-10

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden für elektronische Geräte und
Gasentladungsröhren durch Auftragen eines Emissionsstoffes auf die Elektrodenbasis, welcher Stoff ein Material enthält, das mindestens ein Erdalkalimetall aufweist, und nachfolgender Wärmebehandlung der Elektrode in einem wasserstoffhaltigen Medium, mit ihrer darauffolgenden Anordnung in dem Gerät und anschliessender Va- kuumbehandlung und Aktivierung.

Es sind bereits Verfahren zum Herstellen solcher Elektroden bekanntgeworden, bei denen die Elektroden- basis mit einem Stoff bedeckt wird, der mindestens ein Erdalkalimetall und ein Bindemittel enthält. Der Stoff und das Bindemittel werden durch Wärmebehandlung der Elektroden in einem wasserstoffhaltigen Medium zer- legt. Die Wärmebehandlung erfolgt im Vakuum- oder Elektroofen mit Stickstoffschutzatmosphäre und mit Wasserstoff enthaltender Atmosphäre durch Erwärmen der Elektrode mittels von einem elektrischen Heizkörper zu- geführter Wärme. Die Wärmebehandlung kann in einem Rohr mit Schutzatmosphäre oder wasserstoffhaltiger
Atmosphäre oder in einem besonderen Vakuumgefäss erfolgen, indem elektrischer Strom durch die Elektroden- basis oder den Heizkörper geleitet wird.

In diesen Fällen verläuft die Zerlegung des Überzugsstoffes unter dem
Einfluss der von innen her zugeführten Wärme.

Nachteile der bekannten Verfahren liegen in ihrer langen Dauer, ihrem hohen Arbeitsaufwand, in hohen
Selbstkosten sowie darin, dass zusätzliche Arbeitsgänge, durch die der technologische Zyklus beim Herstellen der Geräte unterbrochen wird, und zusätzliches qualifiziertes Bedienpersonal erforderlich sind. Die bestehen- den Verfahren sind schwer durchzuführen und zur Massenfertigung von Elektroden für elektronische Geräte und
Gasentladungsröhren ungeeignet.

Es ist das Ziel der Erfindung, die angeführten Nachteile zu beseitigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und ökonomisch vorteilhaftes Verfahren zum Her- stellen von Elektroden für elektronische Geräte und Gasentladungsröhren zu entwickeln, das infolge eines ge- änderten technologischen Wärmebehandlungsprozesses der Elektroden besonders betriebssicher ist.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Wärmebehandlung durch Anordnen der Elektrode in einem offenen Plasma, das durch das Brennen eines wasserstoffhaltigen Verbrennungsstoffes gebildet wird, und einem kurzen Verweilen in einer seiner Zonen durchgeführt wird.

Zweckmässigerweise wird als offenes Plasma eine Flamme verwendet, die durch wasserstoffhaltigen Brenn- stoff erzeugt wird.

Zweckmässigerweise wird zur Wärmebehandlung der Elektrode die Reduktionszone der Flamme benutzt und als wasserstoffhaltiger Brennstoff wird ein Luft-Wasserstoff-Gemisch mit 30 bis 35 Vol.-% Wasserstoff verwendet.

Es ist auch vorteilhaft, die Wärmebehandlung in der Reduktionszone bei 1350 bis 14500C Temperatur inner- halb von 3 bis 4 sec durchzuführen und eine zusätzliche Wärmebehandlung in einer Flamme, die durch Verbren- nen von reinem Wasserstoff in natürlicher Atmosphäre erzeugt wird, durchzuführen.

Das erfindungsgemässe Verfahren dient zum Durchführen der Wärmebehandlung von Elektroden für elektro- nische Geräte und Gasentladungsröhren mit Hilfe von Plasma und insbesondere in der Reduktionszone einer offenen Flamme, wodurch ein unerwarteter Effekt erzielt wird, der in einer sprunghaften Verbesserung der technischen und betrieblichen Elektrodeneigenschaften besteht.

Der wichtigste Vorteil der Elektrodenbehandlung mit Hilfe einer offenen Flamme im Vergleich mit den bekannten Verfahren sind hohe technische Effektivität der Behandlung und die Möglichkeit, das neue Verfahren ohne Schwierigkeiten bei Massenfertigung von elektronischen Geräten und Gasentladungsröhren auf Montage- fliessstrassen verwenden zu können. Die zweckmässige Herstellung der Elektroden wird durch einen kurzfristi- gen Behandlungszyklus hervorgerufen. Der ganze Zyklus, einschliesslich des Kühlens in einer Schutzatmosphäre, erfordert höchstens 9 bis 12 sec, während beim kürzesten bekannten Zyklus 15 min erforderlich sind.

Die Zuverlässigkeit des Verfahrens wird dadurch gewährleistet, dass es leicht durchzuführen und keine komplizierte Ausrüstung zu seiner Durchführung bei Massenfertigung erforderlich ist. Der Prozess der Elektroden- behandlung in der Flamme erfordert kein zusätzliches Bedienpersonal und wird ohne zusätzliche Arbeitsgänge durchgeführt, welche den technologischen Zyklus bei der Montage von elektronischen Geräten und Gasentla- dungsröhren unterbrechen.

Elektroden, die in einer Flamme wärmebehandelt wurden, besitzen eine Reihe positiver, technischer und betrieblicher Charakteristiken : hohe Widerstandsfähigkeit des Überzugstoffes gegen Abbröckeln während der
Montage und des automatischen Auspumpens der Röhren ; bedeutend geringere Gasausscheidung, die schneller und bei niedrigeren Temperaturen verläuft ; vollkommenes Fehlen einer Sperrschicht an der Grenze zwischen
Träger und Überzug ; um 25 bis 3Clo erhöhte Emissionsaktivität der Elektrode ;

erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen zerstörenden Einfluss von Elektronen.. und Ionenbeschuss (beim Einsatz in Leuchtstofflampen können in einer
Flamme wärmebehandelt Elektroden 200000- bis 300000mal. nichtbehandelte Elektroden nur 40000-bis
50 000mal angezündet werden) ; 2-bis 2, 5mal längere Lebensdauer der Elektrode.

Das erfindungsgemässe Verfahren zum Herstellen von Elektroden ermöglicht es, auf die Elektrodenbasis eine bedeutend grössere Stoffmenge aufzubringen, die mindestens ein Erdalkalimetall enthält, die Elektrode während der Gerätemontage gegen Beschädigung zu schützen und die Wärmebehandlung erfolgreich bei automatischem
Auspumpen durchzuführen.

Nachstehend wird die Erfindung durch ein Ausführungsbeispiel unter Hinweis auf die Zeichnung erläutert, auf der schematisch der technologische Elektrodenbehandlungsprozess in einer Flamme dargestellt ist.

Auf die als Doppelwendel ausgeführteBasis-l-aus Wolfram der Elektrode, welche in einen Halter-2- eingesetzt ist, wird ein Überzug -3-, der aus dreifachem Carbonat (Ba : Sr : Ca) COg= 50 : 30 : 20 mit einem Zusatz von 5% Zirkoniumdioxyd (zero2) besteht, aufgetragen. Als Bindemittel wird in den Überzug-3-ein
Kollodiumwolle-Binder eingeführt. Der Halter-8-mit der auf die beschriebene Weise vorbereiteten Elektrode wird auf einen in Bewegung befindlichen, aber zeitweise anhaltbaren Förderer-4-so aufgesetzt, dass bei
Weiterbewegung des letzteren die Elektrode während der Stillstandzeiten der Reihe nach die Stellungen-A, B und C-einnehmen kann. Hiebei soll sich die Elektrode in Stellung-A-im Plasma befinden.

Zuletzt wird das Plasma der Flammenreduktionszone verwendet, wobei die Flamme durch eine Vorrichtung -5- bei einer
Temperatur von t C im Laufe von rs sowie bei einem Druck des Luft-Wasserstoff-Gemisches-Pl-und bei einem Wasserstoffdruck -P2- erzeugt wird.
EMI2.1
Temperatur entsprechen, sind in der nachfolgenden Tabelle enthalten.

Tabelle
EMI2.2

<tb>
<tb> Parameter <SEP> Masseinheit <SEP> Mindestwert <SEP> Optimaler <SEP> Wert <SEP> Höchstwert
<tb> t <SEP> der <SEP> Flamme <SEP> Oc <SEP> 1410 <SEP> 1430 <SEP> 1450
<tb> T <SEP> Behandl. <SEP> sec <SEP> 4 <SEP> 3, <SEP> 7 <SEP> 3, <SEP> 4 <SEP>
<tb> Pld. <SEP> Gemisches <SEP> mm <SEP> 30 <SEP> 30 <SEP> 30
<tb> Wassersäule
<tb> P <SEP> : <SEP> : <SEP> H <SEP> mm <SEP> 14 <SEP> 12 <SEP> 10
<tb> Wassersäule
<tb> Ausbeute <SEP> CO <SEP> % <SEP> über <SEP> 80 <SEP> über <SEP> 80 <SEP> über <SEP> 80
<tb>

Es beginnt, während die Elektrode sich in der Stellung-A-befindet, die Gasausscheidung, u. zw. an der Oberfläche des Überzugs, wobei die Elektrode gegen Bersten und Sintern des aktiven Stoffes geschützt wird und die entstandene feste Oxydlösung gleichsam diese Schicht"zementiert".

Eineverbesserung der Haupteigenschaften der Elektrode (Emissionsaktivität, Lebensdauer u. a.) ist mit dem Entfernen der Hauptmasse schädlicher Gase aus dem Überzugsstoff und Beseitigen der Verschmutzungszonen verbunden. Hiebei ist die Verbesserung der Emissionsaktivität der Elektrode von der Beseitigung der schädlichen Sperrschicht an der Grenze zwischen Träger und Überzug abhängig. Zu diesem Zweck wird die Behandlung im Plasma der Reduktionszone der offenen Flamme, welche durch wasserstoffhaltigen Brennstoff erzeugt wird, durchgeführt, ohne dass die Hauptmenge von CO2 aus der unter der Oberfläche der Carbonatkristalle liegenden Schicht austritt. Hiebei wird die Oxydierung der Basis und anderer Geräteteile durch Kohlensäure vermieden.

Der Luftbestandteil der Flamme gewährleistet im Stadium der Elektrodenwärmung ein schnelles Entfernen des Kohlenstoffes der Nitrozellulose des Bindemittels.

Diese Reaktion verläuft bei 300 bis 400 C, wenn die Elektrodenbasis und die Einführungen durch Kohlensäure nicht oxydiert werden können. Beim Erhöhen der Elektrodentemperatur bis auf 500 bis 6000C reagiert das CO, mit dem Wasserstoff-Bestandteil der Flamme und wird reduziert, bis für die Elektrodenstoffe unschädliche Kohlenstoffoxyde erhalten werden. Ein weiteres Erwärmen der Elektrode gewährleistet einen schnellen Ablauf der Reaktion zwischen Überzugstoff und Wasserstoff.

Nach dem Verlassen der Stellung-A-bringt der Förderer die Elektrode in das Plasma der offenen Flamme, welches durch Verbrennen von Wasserstoff in natürlicher Atmosphäre erzeugt wird (Stellung-B-). Hier wird die Temperatur der Elektrode und der Einführungen gesenkt und Verschmutzungszonen werden beseitigt.

Zuletzt werden die Elektrode und die Einführungen bis auf eine Temperatur abgekühlt, bei der eine Oxydation der Oberfläche ausgeschlossen ist. Dies erfolgt in Stellung-C-, wo die Elektrode mittels eines Strahles von Schutzgas mit unbrennbarer Zusammensetzung abgeblasen wird. Die Haltezeit der Elektrode in den Stellungen - B und C-kann eine andere als die Haltezeit in der Stellung-A-sein.

Zum vorausgehenden Behandeln der Elektroden können beliebige Vorrichtungen verwendet werden, mit denen auf verschiedene Art, z. B. auf elektrischem Wege, eine offene Flamme erzeugt werden kann, in der sich wasserstoffhaltiger Stoff befindet.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung von Elektroden für elektronische Geräte und Gasentladungsröhren durch Auftragen eines Emissionsstoffes auf die Elektrodenbasis, welcher Stoff ein Material enthält, das mindestens ein <Desc/Clms Page number 3> Erdalkalimetall aufweist, und nachfolgender Wärmebehandlung der Elektrode in einem wasserstoffhaltigen Medium, mit ihrer darauffolgenden Anordnung in dem Gerät und anschliessender Vakuumbehandlung und Aktivierung, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung durch Anordnen der Elektrode in einem offenen Plasma, das durch das Brennen eines wasserstoffhaltigen Verbrennungsstoffes gebildet wird, und einem kurzen Verweilen in einer seiner Zonen durchgeführt wird.

2. VerfahrennachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet, dassbeiderWärmebehandlungderElek- trode als offenes Plasma eine Flamme verwendet wird, die durch wasserstoffhaltigen Brennstoff erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Wärmebehandlung der Elektrode die Reduktionszone der Flamme benutzt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass als wasserstoffhaltiger EMI3.1

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehand- lung im Laufe von 3 bis 4 sec durchgeführt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Wärmebehandlung in einer Flamme, die durch Verbrennen reinen Wasserstoffes in natürlicher Atmosphäre erzeugt wird, durchgeführt wird.