BE511264A - - Google Patents

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BE511264A
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01J2893/00Discharge tubes and lamps
    • H01J2893/0001Electrodes and electrode systems suitable for discharge tubes or lamps
    • H01J2893/0012Constructional arrangements
    • H01J2893/0019Chemical composition and manufacture
    • H01J2893/0022Manufacture
    • H01J2893/0023Manufacture carbonising and other surface treatments

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

       

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  PROCEDE POUR LA FORMATION DE REVETEMENTS PROTECTEURS. 



   La présente invention est relative à des procédés permettant de former sur des surfaces métalliques des revêtements ou couches d'arrêt qui protègent le métal sous-jacent contre des réactions chimiques éven- tuelles avec les substances qui peuvent venir en contact avec sa surface; elle concerne plus particulièrement des procédés permettant'de déposer des couches d'arrêt sur les électrodes des dispositifs à décharge électronique, afin d'empêcher la migration de substances à travers la dite couche jus- qu'au métal de base de   l'électrode.   



   Le Brevet belge 493.433 décrit les procédés permettant d'ob- tenir une couche d'arrêt, supposée être une carbure de composé métallique. 



  Cette barrière de carbure de plusieurs métaux protège les surfaces métal- liques contre les effets défavorables tels que ceux qui pourraient résul- ter de la migration sur les dites surfaces de substances de revêtement prévues pour résister à une réaction chimique dans des atmosphères oxy- dantes ou d'autre nature délétères à des températures de 750  centigrades ou au-dessus.

   Une couche d'arrêt de même nature est déposée sur les élec- trodes, par exemple la grille d'un tube radio,afin de protéger le métal de base de la grille   d'une   couche extérieure   fait   d'une substance arrêtant l'émission électronique et d'éviter de même la perte de la   di,te   substance par action réciproque avec le métal de base ou par le pouvoir absorbant de celui-ci, ce qui aurait également pour effet de donner à la substance formant le noyau une fragilité indésirable.

   On   s'est   aperçu que si cette couche d'arrêt est formée selon le procédérévélé dans le brevet précité, elle est très stable et empêche à la substance arrêtant l'émission élec- tronique, par exemple du carbone, d'émigrer à travers la dite couche jus- qu'au métal de base, à des températures élevées de l'ordre de   13000   centi- grades et   plus.... ¯   
La couche de carbure de plusieurs métaux formée selon les procé- 

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 dés décrits dans le brevet précité est applicable à un métal réfractaire' utilisé comme base, le dit métal pouvant etre choisi parmi le groupe com- prenant le tantale, le molybdène,le columbium et le tungstène ou un allia- ge de ceux-ci.

   La couche de carbure de plusieurs métaux est formée en appliquant sur le métal de base une couche d'oxyde d'un second métal par exemple le zirconium, le titane ou le silicium. Cette-couche est ensuite séchée et chauffée afin que cet oxyde se décompose et que son métal se combine partiellement ou forme un alliage avec les couches superficielles du métal de base. Cette couche concrétée est ensuite recouverte d'un re- vêtement de carbone et chauffée dans le vide ou dans une atmosphère inerte, à une température atteignant au moins 1700  centigrades,  d'où   il résulte que les portions des surfaces en contact de la couche ¯concrétée et du mé- tal de base sont converties en un carbure de plusieurs métaux qui est très stable, même à des températures dépassant   2000    centigrades.

   Lorsque la couche formant barrière est appliquée à une grille, on revêt celle-ci d'une couche supplémentaire de substance non émissive et résistant aux températures élevéespar exemple du carbone pu du platine. Le carbure stable de plusieurs métaux   empeche   effectivement la migration, à travers son épaisseurs du carbone,du platines ou de toute autre substance qui for- me la couche d'arrêt, ou qui est en contact avec elle. 



   Bien que la couche de carbure de composé métallique qui en résulte fournisse une barrière très efficace pour atteindre les buts re- cherchés on peut rencontrer quelques inconvénients en décomposant ou en convertissant tout le revêtement d'oxyde en un carbure ,de plusieurs mé- taux. Par exemple tout oxyde non converti'qui aurait tendance à produire un gaz durant le fonctionnement du tube doit être complètement converti par chauffage sous vide,ce qui nécessite un chauffage prolongé. De plus les grilles contenant un oxyde non converti ont tendance à dégager durant le fonctionnement du tube un gaz composé de carbone monoxyde et d'oxygène, altérant ainsi la qualité   émissivp   des filaments du tungstène thorié et réduisant lentement leur activité. 



   Un des objets de la présente invention est de fournir un meil- leur procédé   de' formation   de couches de carbure de plusieurs métaux,sur- montant les difficultés précitées. 



   Un autre objet de la présente invention est de prévoir une méthode améliorée pour la formation de couches de carbure de   plusieurs.-   métaux sur les surfaces des grilles en   utilisant   des composants qui li- bèrent peu ou pas de gaz durant le pompage du tube et qui n'altèrent pas la qualité émissive des filaments de tungstène thorié ni ne provoquent un abaissement graduel de la durée de (émission du filament. 



   Selon la présente inventions la couche protectrices consti- tuée par un carbure de plusieurs métaux est déposée sur un métal réfrac- taire par application d'une couche d'un hydrure réfractaire au lieu d'un oxyde, le dit hydrure étant converti en métal réfractaire par la libération de son hydrogène, durant un traitement thermique. Ce traitement thermique ou chauffage produit un composé des couches superficielles du métal ré- fractaire de base et du métal de l'hydrure. A titre d'exemple le métal de base peut être du tantale, du molybdène,du columbium ou'du tungstène ou un alliage dans lequel l'un ou plusieùrs dès-métaux susmentionnés est pré- sent dans une proportion dominante, tandis que l'hydrure réfractaire peut être un hydrure de l'un ou plusieurs des métaux de la classe comprenant le zirconium, le silicium et le titane.

   Par exemple, lorsque le métal de ba- se est du tantale et que l'hydrure est de l'hydrure de ziaonium, on a re- marqué que l'opération de concrétion résulte., au monis partiellement dans un composé que l'on peut représenter par la formule   Ta2Zr.   Là couche d'arrêt est complétée par une opération de carburation qui comprend l'ap- plication d'un revêtement de carbone sous forme de graphite pulvérulent appliqué par pulvérisation ou de toute autre manière sur la couche du com- posé de zirconium-tantale résultant, formé durant la première opération de chauffage,la grille étant ensuite placée dans un milieu où   l'on   a fait le 

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 vide, à une température élevée dépassant 1700  centigrades, de préférence environ 2000  centigrades à laquelle elle est maintenue durant environ 25 minutes.

   Cette carburation à haute température convertit le composé dé tantale-zirconium et/ou les couches en un carbure métallique que l'on sup- pose être un carbure de composé métallique,pouvant être représenté par la formule Ta2ZrC3. Ce carbure métallique constitue une couche d'arrêt très efficace empêchant la migration, à travers son épaisseur de la substance arrêtant l'émission électronique dont peut être revêtue la surface extérieu- re de la dite couche d'arrêté 
Les objets et caractéristiques de la présente invention appa-   raitront   plus clairement à la lecture de la   description   suivante d'un exem- ple de réalisation la dite description étant faite en relation avec le dessin ci-annexé dont la figure montre, sous forme schématique, des   spéci-   mens,

   dont les proportions ont été exagérées pour plus de clarté, à diffé- rents stades durant l'opération de la formation de la couche d'arrêt. 



   Sur la figure, un métal de base 1 est indiqué comme étant du tantale. Ce métal de base peut être choisi parmi le groupe comprenant le tantale, le molybdène, le columbium et le tungstène ou un alliage de ceux- ci. A titre d'exemple le procédé sera décrit en détail en utilisant le tantale. comme métal de base choisi. Ainsi qu'il est montré en   2,   le mé- tal de base,   c'est-à-dire   le tantale, est d'abord nettoyé et chauffé afin de supprimer les impuretés superficielles, par exemple le cuivre pouvant   e   trouver sur les   pudures.   Le chauffage est effectué dans le vide ou dans une atmosphère inerte, à une température élevée située au voisinage de   1200    centigrades, pour une courte périodepar exemple 5 minutes.

   La surface du tantale est ensuite revêtue d'une couche d'un hydrure de zir- conium   (ZrH2)   comme indiqué en 3 et 4. Ce revêtement est appliqué par n'im- porte quel procédé désiré., par exemple par   cataphorèse,   à celles des sur-   faces qui doivent être protégées ou, dans le cas d'une électrode de gril% aux surfaces devant être rendues non-émissives.   



   Le bain de   cataphorèse   utilisé pour l'opération de revête- ment est préparéen composant en premier lieu une solution de nitrate de magnésium contenant 7,5 grammes de cristaux de nitrate de magnésium dissous dans un litre d'eau   distillée-.   On ajoute à 40 grammes d'hydrure de zirco- nium 20 cm3 de la solution de nitrate de magnésium afin de oonstituer une pâte légère- Cette pâte est ensuite versée dans 840 cm3 d'alcool méthyli- que pur. Le tantale chauffé sous vide,ou sa partie devant être revêtue, est immergé dans le bain ainsi préparé et connecté dans un circuit dont il constitue la cathode.

   Une ou plusieurs électrodes d'aluminium connectées comme anodes sont disposées par rapport au tantale de telle sorte   qu'un   gradiant de potentiel soit obtenu   durant l'électrophorèse.   Si.le voltage le courant et la surface devant être revêtue sont maintenus constants la quantité d'hydrure de zirconium déposée est directement proportionnelle au   emps   et, de ce fait, peut être commandée et multipliée avec exactitude. 



  Si l'on utilise une densité de courant d'environ 5 milliampères par centi- mètre carré, sous environ 40 volts., pour une période qui est fonction de l'épaisseur que l'on désire donner au revêtement, habituellement moins de 60 secondes, on peut obtenir un revêtement uniforme satisfaisant. Le métal est ensuite enlevé du bain et on laisse évaporer l'alcool méthylique. 



   L'hydrure de zirconium est transformé en métal zirconium comme figuré en 4a et on le fait combiner aux couches superficielles du tantale pour formerau moins en partie, une pellicule mince d'un composé de tantale-zirconium Ta2Zr. Cette conversion est provoquée par le traite- ment thermique indiqué en 5 sur le schéma. L'objet revêtu d'hydrure de zirconium est chauffé dans le vide ou dans une atmosphère inerte, à une température d'environ   1400    centigrades suffisante pour libérer l'hydrogène et pour provoquer une réaction chimique entre les surfaces en contact du tantale et la couche de zirconium.

   Si on le désire., on peut augmenter la 

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 température du chauffage   jusqu'à   environ 2000  centigrades afin d'assurer la formation   d'une   pellicule 6   d'un   composé de tantale-zirconium Ta2Zr. La décomposition de l'hydrure de zirconium par libération de 1-'hydrogène se   produit lorsque on chauffe au rouge sombre à environ 7000 centigrades. On suppose cependant que le composé métallique de tantale ne se forme que lors-   que la température dépasse   14000   centigrades. Le zirconium forme une pelli- cule sans se dissoudre ou pénétrer dans le métal de   base:,   tandis que le composé métallique se forme dans les surfaces en contact du zirconium et du métal de base.

   On laisse l'objet se refroidir à environ 50  centigrades avant de   15'enlever   du récipient à vide pour le traitement suivant. 



   L'étape suivante, telle quelle est indiquée en 7 sur le sché- ma, consiste dans Inapplication   d'une   couche 8 de carbone, sous forme de graphite finement divisé en suspension dans un liant approprié. Le but de ce revêtement est de carburer le zirconium   et/ou   le composé de.tantale-zir- conium qui est alors présent sur la surface de l'objet de tantale. On a remarqué que cette carburation produit un carbure du composé métallique se- lon la formule Ta2ZrC3 comme figuré en 10. Il peut se former également une petite-quantité de carbure de, zirconium. 



   Le graphite est préparé en mélangeant 40 grammes de celui-ci avec 100 centimètres cubes d'un liant à base de vernis et en traitant le mélange dans un moulin à balle, durant 24 heures ou plus en utilisant dans le moulin des morceaux de silex. Le liant est préparé en dissolvant 20 cen- timètres cubes de "Pyrzozyline Du Pont" dans 180 centimètres cubes d'acé- tate d'amyle. Le carbone en suspension dans le vernis est ensuite pulvéri- sé en couche sur les surfaces.devant être carburées. Celles des surfaces qui ne doivent pas être revêtues de carbone sont masquées. Le revêtement de carbone doit être assez mince, de préférence environ 5 milligrammes par centimètre carré. 



   L'objet ainsi revêtu de carbone est soumis à un second trai- tement thermique sous vide comme indiqué en 9 sur le schéma. Le four con- tenant l'objet est d'abord amené à une température de 700  centigrades du- rant un intervalle de 2 à 3 minutes afin de permettre l'évacuation par la pompe à vide du gaz produit par la décomposition du liant. La température est ensuite élevée rapidement au-dessus de   14000   centigrades et de préfé- rence à 2000  centigrades environ. Ce traitement thermique continue durait environ 25 minutes afin d'assurer la conversion correcte des couches de tantale-zirconium ep carbure métallique de tantale-zirconium. On laisse ensuite refroidir l'objet jusqu'à environ 50  centigrades après quoi on peut le retirer du four.

   Si on le désire, on peut débarrasser   l'objet   de   15'excès   de carbone présent sur sa surface. L'opération de carburation du- rant le second traitement thermique 9 produit une réaction dans le graphi- te qui pénètre dans les couches de   tantale-zirconium,   ce qui fait   apparai-   tre un carbure métallique 10 se cristallisant en un composé stable. Cette cristallisation de carbure du composé métallique tantale-zirconium empêche une migration ultérieure du carbone protégeant ainsi le noyau de tantale qui se trouve sous le carbure. Cette couche protectrice formée durant le   second traitement thermique évite une pénétration du carbone dans le noyau et empêche par conséquent celui-ci de devenir cassant.

   Si on examine   une section de l'objet lorsqu'elle est polie  la couche formant barrière apparait comme une pellicule protectrice mince dure et brillante, formée au-dessus du noyau. 



   Lorsque l'objet est une grille destinée à un dispositif à dé- charge électroniqueil subit un traitement supplémentaire consistant dans l'application en 12   d'une   substance arrêtant l'émission électronique   13,   par exemple du carbone, du platine ou un métal réfractaire pris parmi les éléments du groupe platine. Ce revêtement particulier peut être appliqué au moyen d'un liant approprié qui est supprimé par un traitement thermique comme indiqué en 14. Pour plus de- détails sur les revêtements non émissifs on peut se référer au brevet précité. 

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   On peut prendre comme exemple d'autres hydrures pouvant être utilisés, l'hydrure de silicium et 1?hydrure de titane. L'hydrure   de-sili-   cium réagit de façon similaire à 1-'hydrure de zirconium, le silicium for- mant une pellicule semi-métallique sur le métal de base avec une pénétration profonde dans les métaux de base de la classe comprenant la tantale, le mo- lybdène le columbium et le tungstène. L9hydrure de titane   lorsque il   est concrétionné à tendance à pénétrer plus profondément dans le métal de base que le zirconium et le silicium, de telle sorte que la température de con- crétion ne doit pas être sensiblement plus élevée que celle requise pour la décomposition de l'hydrure. 



   Bien que les principes de la présente invention aient été dé- crits ci-dessus en relation avec des réalisations particulières on compren- dra clairement que cette description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de 19invention.



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  PROCESS FOR THE FORMATION OF PROTECTIVE COATINGS.



   The present invention relates to methods for forming on metal surfaces coatings or barrier layers which protect the underlying metal against possible chemical reactions with substances which may come into contact with its surface; more particularly it relates to methods for depositing barrier layers on the electrodes of electronic discharge devices, in order to prevent the migration of substances through said layer to the base metal of the electrode.



   Belgian Patent 493,433 describes the processes making it possible to obtain a barrier layer, assumed to be a carbide of a metal compound.



  This barrier of carbide of several metals protects metal surfaces against adverse effects such as those which might result from the migration onto said surfaces of coating substances intended to resist chemical reaction in oxidizing atmospheres or. of other nature deleterious at temperatures of 750 centigrade or above.

   A stopper layer of the same type is deposited on the electrodes, for example the grid of a radio tube, in order to protect the base metal of the grid from an outer layer made of a substance stopping the emission. electronics and likewise to avoid the loss of the di, te substance by reciprocal action with the base metal or by the absorbing power of the latter, which would also have the effect of giving the substance forming the nucleus an undesirable fragility .

   It has been found that if this barrier layer is formed according to the process disclosed in the aforementioned patent, it is very stable and prevents the substance stopping the electronic emission, for example carbon, from emigrating through the gas. said layer down to the base metal, at high temperatures of the order of 13000 centi- grads and more .... ¯
The carbide layer of several metals formed according to the

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 As described in the aforementioned patent is applicable to a refractory metal used as a base, said metal being able to be chosen from the group comprising tantalum, molybdenum, columbium and tungsten or an alloy thereof.

   The carbide layer of several metals is formed by applying to the base metal an oxide layer of a second metal, for example zirconium, titanium or silicon. This layer is then dried and heated so that this oxide decomposes and its metal partially combines or forms an alloy with the surface layers of the base metal. This concrete layer is then covered with a carbon coating and heated in a vacuum or in an inert atmosphere, to a temperature reaching at least 1700 centigrade, from which it follows that the portions of the surfaces in contact of the layer ¯ concreted and the base metal are converted to a carbide of several metals which is very stable even at temperatures above 2000 centigrade.

   When the barrier layer is applied to a grid, the latter is coated with an additional layer of a non-emissive and high temperature resistant substance, for example carbon or platinum. The stable carbide of several metals effectively prevents the migration, through its thicknesses of carbon, of the platen or any other substance which forms the barrier layer, or which is in contact with it.



   Although the resulting metal compound carbide layer provides a very effective barrier to achieving the desired goals, some disadvantages may be encountered in decomposing or converting all of the oxide coating to a carbide, of several metals. For example any unconverted oxide which would tend to produce a gas during operation of the tube must be completely converted by heating under vacuum, which requires prolonged heating. In addition, the grids containing an unconverted oxide tend to release during operation of the tube a gas composed of carbon monoxide and oxygen, thus altering the emissive quality of the thoriated tungsten filaments and slowly reducing their activity.



   One of the objects of the present invention is to provide a better method of forming carbide layers of several metals, overcoming the above difficulties.



   Another object of the present invention is to provide an improved method for the formation of multi-metal carbide layers on the surfaces of the screens using components which release little or no gas during pumping of the tube and which. do not alter the emissive quality of the thoriated tungsten filaments nor cause a gradual reduction in the duration of (emission of the filament.



   According to the present inventions, the protective layer consisting of a carbide of several metals is deposited on a refractory metal by applying a layer of a refractory hydride instead of an oxide, said hydride being converted into refractory metal. by the release of its hydrogen, during a heat treatment. This heat treatment or heating produces a compound of the surface layers of the base refractory metal and the metal of the hydride. By way of example, the base metal may be tantalum, molybdenum, columbium or tungsten or an alloy in which one or more of the aforementioned metals is present in a predominant proportion, while the Refractory hydride can be a hydride of one or more of the metals of the class including zirconium, silicon and titanium.

   For example, when the base metal is tantalum and the hydride is ziaonium hydride, it has been observed that the concretion operation results., Partially in a compound which is can represent by the formula Ta2Zr. The barrier layer is completed by a carburizing operation which comprises the application of a carbon coating in the form of powdered graphite applied by spraying or otherwise on the layer of the resulting zirconium-tantalum compound. , formed during the first heating operation, the grid then being placed in a medium where the

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 vacuum, at an elevated temperature exceeding 1700 centigrade, preferably about 2000 centigrade at which it is maintained for about 25 minutes.

   This high temperature carburization converts the tantalum zirconium compound and / or the layers to a metal carbide which is assumed to be a metal compound carbide, which may be represented by the formula Ta2ZrC3. This metal carbide constitutes a very effective barrier layer preventing the migration, through its thickness of the substance stopping the electronic emission with which the outer surface of said barrier layer can be coated.
The objects and characteristics of the present invention will emerge more clearly on reading the following description of an exemplary embodiment, the said description being given in relation to the appended drawing, the figure of which shows, in schematic form, specimens,

   the proportions of which have been exaggerated for the sake of clarity, at various stages during the operation of forming the barrier layer.



   In the figure, a base metal 1 is indicated as being tantalum. This base metal can be selected from the group comprising tantalum, molybdenum, columbium and tungsten or an alloy thereof. By way of example the process will be described in detail using tantalum. as the chosen base metal. As shown in 2, the base metal, that is to say tantalum, is first cleaned and heated in order to remove surface impurities, for example copper which can be found on the puddings. . The heating is carried out in a vacuum or in an inert atmosphere, at a high temperature located in the vicinity of 1200 centigrade, for a short period, for example 5 minutes.

   The surface of the tantalum is then coated with a layer of a zirconia hydride (ZrH2) as indicated in 3 and 4. This coating is applied by any desired process, for example by cataphoresis, to those of the surfaces which must be protected or, in the case of a grill electrode%, the surfaces which must be made non-emissive.



   The cataphoresis bath used for the coating operation is prepared by first comprising a solution of magnesium nitrate containing 7.5 grams of crystals of magnesium nitrate dissolved in one liter of distilled water. 20 cm3 of magnesium nitrate solution are added to 40 grams of zirconia hydride in order to form a light paste. This paste is then poured into 840 cm3 of pure methyl alcohol. Tantalum heated under vacuum, or its part to be coated, is immersed in the bath thus prepared and connected in a circuit of which it constitutes the cathode.

   One or more aluminum electrodes connected as anodes are arranged with respect to the tantalum such that a potential gradient is obtained during electrophoresis. If the voltage, current and the area to be coated are kept constant the amount of zirconium hydride deposited is directly proportional to the time and, therefore, can be controlled and multiplied with accuracy.



  If one uses a current density of about 5 milliamps per square centimeter, at about 40 volts., For a period which is a function of the thickness which one wishes to give to the coating, usually less than 60 seconds , a satisfactory uniform coating can be obtained. The metal is then removed from the bath and the methyl alcohol is allowed to evaporate.



   Zirconium hydride is transformed into zirconium metal as shown in 4a and it is combined with the surface layers of tantalum to form, at least in part, a thin film of a tantalum-zirconium compound Ta2Zr. This conversion is caused by the heat treatment indicated at 5 in the diagram. The zirconium hydride coated object is heated in vacuum or an inert atmosphere, to a temperature of about 1400 centigrade sufficient to release hydrogen and to cause a chemical reaction between the contacting surfaces of the tantalum and the coating. of zirconium.

   If desired, we can increase the

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 heating temperature to about 2000 centigrade to ensure the formation of a film 6 of a tantalum-zirconium compound Ta2Zr. The decomposition of zirconium hydride by liberation of 1-hydrogen occurs on heating to dark red at about 7000 centigrade. It is assumed, however, that the tantalum metal compound is formed only when the temperature exceeds 14,000 centigrade. Zirconium forms a film without dissolving or penetrating into the base metal, while the metallic compound forms in the contacting surfaces of the zirconium and the base metal.

   The object is allowed to cool to about 50 centigrade before removing from the vacuum vessel for further processing.



   The next step, as indicated in 7 on the diagram, consists in the application of a layer 8 of carbon, in the form of finely divided graphite suspended in a suitable binder. The purpose of this coating is to carburize the zirconium and / or the tantalum-zirconia compound which is then present on the surface of the tantalum object. It has been observed that this carburization produces a carbide of the metal compound according to the formula Ta2ZrC3 as shown in 10. A small amount of zirconium carbide may also be formed.



   Graphite is prepared by mixing 40 grams of it with 100 cubic centimeters of a varnish-based binder and processing the mixture in a ball mill, for 24 hours or more using pieces of flint in the mill. The binder is prepared by dissolving 20 cubic centimeters of "Pyrzozyline Du Pont" in 180 cubic centimeters of amyl acetate. The carbon suspended in the varnish is then sprayed in a layer onto the surfaces to be carburized. Those surfaces which should not be coated with carbon are masked. The carbon coating should be fairly thin, preferably about 5 milligrams per square centimeter.



   The object thus coated with carbon is subjected to a second heat treatment under vacuum as indicated at 9 in the diagram. The furnace containing the object is first brought to a temperature of 700 centigrade for an interval of 2 to 3 minutes in order to allow the evacuation by the vacuum pump of the gas produced by the decomposition of the binder. The temperature is then rapidly raised above 14000 centigrade and preferably to about 2000 centigrade. This continuous heat treatment lasted about 25 minutes to ensure the correct conversion of the tantalum-zirconium ep metal carbide-to-zirconium layers. The object is then allowed to cool down to about 50 centigrade after which it can be removed from the oven.

   If desired, the object can be freed from excess carbon present on its surface. The carburizing operation during the second heat treatment 9 produces a reaction in the graphite which penetrates the tantalum-zirconium layers, showing a metal carbide 10 crystallizing to a stable compound. This carbide crystallization of the tantalum-zirconium metal compound prevents further carbon migration thus protecting the tantalum core which lies below the carbide. This protective layer formed during the second heat treatment prevents carbon penetration into the core and therefore prevents the core from becoming brittle.

   If one examines a section of the object as it is polished the barrier layer appears as a thin hard shiny protective film formed over the core.



   When the object is a grid intended for an electronic discharge device, it undergoes an additional treatment consisting of the application in 12 of a substance stopping electronic emission 13, for example carbon, platinum or a refractory metal taken. among the elements of the platinum group. This particular coating can be applied by means of a suitable binder which is removed by a heat treatment as indicated in 14. For more details on the non-emissive coatings one can refer to the aforementioned patent.

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   Examples of other hydrides which can be used include silicon hydride and titanium hydride. Silicon hydride reacts similarly to zirconium 1-hydride, with silicon forming a semi-metallic film on the base metal with deep penetration into base metals of the class including tantalum. , molybdenum, columbium and tungsten. Titanium hydride when concreted tends to penetrate deeper into the base metal than zirconium and silicon, so that the formation temperature should not be significantly higher than that required for the decomposition of the. 'hydride.



   Although the principles of the present invention have been described above in connection with particular embodiments, it will be clearly understood that this description is made only by way of example and does not limit the scope of the invention.


    

Claims (1)

R E S U M E, La présente invention est relative à des procédés permettant de former sur des surfaces métalliques des revêtements formant couche d'ar- rêt, destines à protéger le métal sous-jacent contre des réactions chimi- ques éventuelles avec les substances qui peuvent venir en contact avec les dites surfaces. ABSTRACT, The present invention relates to processes for forming on metal surfaces coatings forming a barrier layer, intended to protect the underlying metal against possible chemical reactions with substances which may come into contact with them. say surfaces. Elle concerne en particulier les procédés permettant de for- mer des couches d'arrêt sur les électrodes des dispositifs à décharge élec- tronique, afin d'empêcher la migration de substances sur le métal de base de l'électrrode. In particular, it relates to methods for forming barrier layers on the electrodes of electronic discharge devices, in order to prevent the migration of substances onto the base metal of the electrode. L'un des procédés qui permet d'obtenir une grille non-émissi- ve comporte les étapes suivantes -. un noyau de métal réfractaire, par exem- ple du tantale, devant former la grille est nettoyé par un traitement ther- mique et recouvert ensuite d'une couche d'hydrure d'un second métal réfrac- taire, par exemple du zirconium; un second traitement thermique à tempéra- ture élevée transforme par concrétion l'hydrure en un revêtement réfractai- re du second métal. One of the processes which makes it possible to obtain a non-emissive grid comprises the following steps -. a core of refractory metal, eg tantalum, to form the grid is cleaned by heat treatment and then covered with a hydride layer of a second refractory metal, eg zirconium; a second heat treatment at elevated temperature concretizes the hydride into a refractory coating of the second metal. Une couche de carbone est ensuite appliquée sur le premier revêtement et carburée ensuite par un autre traitement thermique afin de produire une couche de carbure métallique formant barrière, la dite couche empêchant la migration sur le premier métal de substances ve- nant en contact avec la surface extérieure de la dite couche d'arrêt, sur laquelle on applique ensuite une couche de substance non-émissive. A layer of carbon is then applied to the first coating and then carburized by another heat treatment in order to produce a layer of metallic carbide forming a barrier, said layer preventing the migration onto the first metal of substances coming into contact with the surface. outer layer of said barrier layer, on which is then applied a layer of non-emissive substance. Le métal réfractaire de base peut être du tantale, du colum- bium, du molybdène,du tungstène, ou un alliage de ceux-ci dans lequel l'un d'entre eux domine tandis que 15'hydrure réfractaire peut être de l'hy- drure de zirconium, de silicium ou de titane. The base refractory metal can be tantalum, columbium, molybdenum, tungsten, or an alloy thereof in which one of them dominates while the refractory hydride can be hy. - Zirconium, silicon or titanium dride. En annexe 1 dessin. In appendix 1 drawing.
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