DE1021502B - Verfahren zum Herstellen von Elektroden mit geringer thermischer Emission fuer elektrische Entladungsroehren und elektrische Entladungsroehre mit mindestens einer diesernach diesem Verfahren hergestellten Elektrode - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von thermisch hochbelastbaren Elektroden für elektrische Entladungsröhren, welche Elektroden eine große Wärmestrahlung und eine geringe thermische Emission aufweisen sollen. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine mit wenigstens einer derartigen Elektrode versehene elektrische Entladungsröhre.

Es ist bekannt, daß das überziehen einer Elektrode mit einer Schicht eines Edelmetalls aus der VIII. Gruppe des Periodischen Systems die thermische Emission stark herabsetzt. Um Legieren oder Diffusion des Edelmetalls in das Kernmaterial der Elektrode zu vermeiden, wird eine Zwischenschicht aus Metallkarbiden angebracht. Diese Karbidschicht wird durch Erhitzung der Elektrode in einer kohlenstoffhaltigen Atmosphäre oder in einem Gefäß mit pulvrigen Kohlenstoff erzielt. Die Karbidschicht wird mit einer dünnen Schicht aus pulvrigem Platin überzogen. Dann wird die Elektrode erhitzt, so daß die Platinteilchen schmelzen und aneinander und an der Karbidschicht festsintern.

Auch war es bekannt, bei einer Röhre mit einer Thoriumoxydkathode eine aus Molybdän bestehende Elektrode zunächst mit im voraus hergestelltem Zirkoniumkarbid zu überziehen, um Kohlenstoff auf der Elektrode anzubringen. Dieser Kohlenstoff konnte dabei den aus der Elektrode frei werdenden Sauerstoff binden, bevor die Kathode angegriffen wurde. Die Karbidschicht wurde so stark erhitzt, daß Karbidteilchen schmolzen und eine gut haftende Schicht bildeten. Auf die Karbidschicht konnte dann noch eine Schicht eines Edelmetalls aus der VIII. Gruppe des Periodischen Systems aufgebracht werden, beispielsweise eine Platinschicht.

Weiter war es bekannt, bei einer aus Molybdän bestehenden Elektrode eine derartige Karbidschicht dadurch herzustellen, daß ein Gemisch aus Zirkonium und pulvrigem Kohlenstoff aufgebracht wurde, wobei ein Überschuß an Kohlenstoff vorhanden war, wonach dieses Gemisch auf eine Temperatur über 1700° C erhitzt wurde, so daß sich Karbidbildung ergab. Der Kohlenstoff wandelte auch einen Teil des Kernmaterials in Karbid um, und aus diesem Grunde mußte ein Überschuß an Kohlenstoff vorhanden sein. Die Karbidschicht konnte dann mit einer Platinschicht oder einer Kohlenstoffschicht überzogen werden.

Die erwähnten, bekannten Verfahren haben jedoch ernsthafte Nachteile. Es stellt sich nämlich heraus, daß, wenn der Kern teilweise in Karbid umgewandelt wird, das Kernmaterial spröde wird. Dies ist auch der Fall, wenn so hoch erhitzt wird, daß Karbide schmelzen, wozu die Temperatur erheblich höher als 2000° C sein muß. Außerdem ergibt sich eine glatte Oberfläche, wodurch die Wärmestrahlung der auf

Verfahren zum Herstellen von Elektroden

mit geringer thermischer Emission für

elektrische Entladungsröhren und

elektrische Entladungsröhre mit

mindestens einer dieser nach diesem

Verfahren hergestellten Elektrode

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 1. Februar 1056

Johannes Wilhelmus Antonius Krol,

Eindhoven (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

diese Oberfläche aufgebrachten Edelmetallschicht sich verschlechtern kann. Ferner ergibt sich keine homogene Karbidschicht, wenn diese durch Erhitzung eines Metall-Kohlenstoff-Gemisches gebildet wird. Es stellte sich heraus, daß die Metallteilchen nur oberflächlich in Karbid umgewandelt werden, wobei eine unkontrollierte Karbidbildung des Kernmetalls auftritt.

Die erwähnten λ^τachteile können bei der Herstellungderartiger Elektroden mit geringer thermischer Emission, die aus einem Kernmetall bestehen, auf das ein Karbid eines hochschmelzenden Metalls aufgebracht ist, das erhitzt und dann selber mit einer Edelmetallschicht überzogen wird, völlig vermieden werden, wenn, gemäß der Erfindung, auf das Kernmaterial der Elektrode eine Schicht aus einem Karbid eines hochschmelzeiiden Metalls als solches aufgebracht und durch Erhitzen der Elektrode in einem Ofen in einer neutralen Atmosphäre gesintert wird, jedoch ohne daß sich Schmelzen der Karbide ergibt, wonach die Karbidschicht mit einer Edelmetallschicht überzogen wird. Dann kann die Elektrode getrocknet und gegebenenfalls im Vakuum erhitzt und entgast werden. Es wurde gefunden, daß die Temperatur während des Sinterns des Karbids etwa 170O¹ bis 2000° C betragen muß.

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Claims (5)

Es hat sich herausgestellt, daß auf diese Weise eine sehr gut haftende Karbidschicht mit rauher Oberfläche erzielt wird, wodurch die auf sie aufgebrachte Edelmetallschicht, die an sich vorzugsweise auch rauh sein soll, einen sehr großen Flächeninhalt erhält. Auch wird das Kernmetall, beispielsweise Molybdän, nicht spröde, sondern besitzt nach der Bearbeitung der Elektrode eine große Streckbarkeit, so daß die Dehnung sogar etwa 30 bis 40% betragen kann. Als Metallkarbid wird vorzugsweise Zirkonkarbid oder Tantalkarbid verwendet, während die Oberflächenschicht eine Gold- oder Platinschicht sein kann. Eine Goldschicht findet vorzugsweise bei Röhren mit einer Erdalkalioxydkathode Anwendung, bei denen die Elektrode weniger schwer belastet wird, während eine Platinschicht bei Röhren mit Thoriumkathode Verwendung findet. Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Fig. 1 stellt eine Senderöhre mit einem Gitter gemäß der Erfindung dar, während Fig. 2 eine graphische Darstellung ist, aus der die günstigen Eigenschaften von Elektroden nach der as Erfindung im Vergleich zu verschiedenartigen anderen Elektroden hervorgehen. Die in Fig. 1 dargestellte Senderöhre hat eine Anode 1, ein Gitter 2 und eine Kathode, deren Zuführungsleiter mit 3 bezeichnet sind. Das Gitter 2 besteht aus Molybdändrähten von 3000 μ, die, nachdem die Gitterelektrode in die endgültige Form gebracht und mehrere Punkte geschweißt sind, zunächst leicht sandgestrahlt werden, um Oxyde von der Oberfläche zu beseitigen, und dann im Vakuum bei 1400° C entgast werden. Dann werden die Gitter kataphoretisch mit ZrC überzogen, das als solches als Pulver käuflich erhältlich ist. Die ZrC-Schicht kann eine Stärke von 32 bis 38 μ haben. Das Gitter wird nunmehr in einem Ofen im Vakuum etwa 10 Minuten lang auf eine Temperatur von 1700 bis 2000-° C erhitzt, wobei die ZrC-Schicht gesintert, aber nicht geschmolzen wird. Dann werden die Gitter in einem Bleiazetat enthaltenden Platinchloridbad mit einer 1 bis 4 μ starken Platinschicht überzogen. Nach abermaliger Erhitzung und Entgasung in einem Vakuumofen bei etwa 1500° C sind die Gitter fertig zum Einbau in die Röhre. In Fig. 2 sind mittels Kurven die sehr günstigen Ergebnisse dargestellt, die mit erfindungsgemäß hergestellten Elektroden erzielbar sind. In Fig. 2 ist als Abszisse die Gesamtbelastbarkeit eines Gitters in W/cm2 und. als Ordinate die Elektronenemission eines Gitters in μΑ/cm2 aufgetragen. Die Kurven I und II stellen die Emission eines mit reinem Zr überzogenen Mo-Gitters nach 0 bzw. 200 Stunden Belastung mit 15 W/cm2 dar. Es stellt sich heraus, daß bei 15 W/cm2 Belastung die Emission von 5 μΑ/cm2 auf 300 μΑ/cm2 angestiegen ist. Die Kurven III und IV zeigen die Emission von mit Zr+ Zr O2 überzogenen Mo-Gittern nach 0- bzw. nach lOOOstündiger Belastung mit 15 W/cm2. Die Emission steigt dabei von 10,1 auf 700 μΑ/cm2 an. Die Kurven V und VI beziehen sich auf Mo-Pt-Manteldraht nach 0- bzw. lOOOstündiger Belastung mit 15 W/cm2. Auch hierbei liegt die spezifische Emission verhältnismäßig hoch (12 μΑ/cm2 bei 15 W/cm2 Belastung) und steigt verhältnismäßig steil an (bis auf μΑ/cm2). Wenn diese Kurven mit den Kurven VII, VIII und IX verglichen werden, welche die Emission von erfindungsgemäß mit ZrC und Pt überzogenen Mo-Gittern darstellen, so ist ersichtlich, daß bei einer Belastung von 15 W/cm2 die Emission anfangs (bei 0 Stunden) 0,14μΑ/αη2 beträgt und nach lOOOstündiger Belastung mit 15 W/cm2 auf 0,165 μΑ/cm2 ansteigt. Eine derartige Elektrode kann sogar mit 22 W/cm2 belastet werden, ohne daß die Emission über 1 μΑ/cm2 hinausgeht. Sogar wenn eine derartige Elektrode 2000 Stunden mit 30 W/cm2 belastet wurde, steigt die Emission bei einer Belastung von 15 W/cm2 nur auf 9 μΑ/cm2 (Kurve IX) an. Es sei bemerkt, daß die Kurven von mit ZrC+ Au überzogenen Gittern infolge der geringeren Strahlung des Goldes und seiner niedrigeren Schmelztemperatur in dieser graphischen Darstellung etwa in der gleichen Höhe wie die Kurven VII und VIII liegen würden; weil jedoch ihre spezifische Belastbarkeit geringer als 10 W/cm2 ist, fallen diese Kurven völlig links von der Ordinate von 10 W/cm2. Diese Elektroden sind denn auch besonders geeignet für Röhren mit Bariumoxydkathoden, bei denen die Elektroden spezifisch weniger hoch belastet werden können. Obgleich im vorstehenden nur das Karbid von Zr erwähnt ist, können gemäß der Erfindung auch Karbide anderer schwerschmelzenden Metalle, beispielsweise Ta, Anwendung finden. Weiter können auch andere Edelmetalle aus der VIII. Gruppe des Periodischen Systems in Betracht kommen. F A T K X T A N .S I' HLCIIi-:

1. Verfahren zum Herstellen von Elektroden mit geringer thermischer Emission für eine elektrische Entladungsröhre, die aus einem Kernmetall bestehen, auf das ein Karbid eines hochschmelzenden Metalls aufgebracht ist, das erhitzt und dann selber mit einer Edelmetallschicht überzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Kernmetall der Elektrode eine Schicht eines Karbids eines hochschmelzenden Metalls als solches aufgebracht und durch Erhitzung der Elektrode in einem Ofen in einer neutralen Atmosphäre gesintert wird, jedoch ohne daß Schmelzen der Karbide auftritt, wonach auf die· Karbidschicht eine Edelmetallschicht aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode aus Molybdän besteht, das hochschmelzende Metall Zirkon oder Tantal und das Edelmetall Platin oder Gold ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintern der Karbidschicht bei einer Temperatur zwischen 1700 und 2000° C erfolgt.

4. Elektrische Entladungsröhre mit einer Thoriumkathode, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre mindestens eine mit einer Platinschicht überzogene Elektrode enthält, die gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3 hergestellt ist.

5. Elektrische Entladungsröhre mit einer Bariumoxydkathode, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre mindestens eine mit einer Goldschicht überzogene Elektrode enthält, die nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 und 3 hergestellt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 298664, 298665, 022, 217145, 206301.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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