DE1058160B - Stoffzusammensetzung fuer die Herstellung eines gesinterten Kathodenkoerpers - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Kathodenträger für mit Oxyd überzogene Kathoden.

Es ist bekannt, mit Oxyd überzogene Kathoden dadurch herzustellen, daß man aus einem Nickeipulver einen flachen, gepreßten oder auf andere Weise geformten Körper herstellt, der gesintert und mit einer Mischung von Erdalkalicarbonaten überzogen' wird.

Es ist auch bekannt, dem Nickel'träger Stoffe beizufügen, welche Reduktionsmittel für das Oxyd bilden, wobei der Träger dann in der Regel durch Zusammenschmelzen des Nickels und des reduzierenden Pulvers erhalten wird.

Die dem Nickelträger einverleibten Reduktionsmittel sind gewöhnlich Metalle, z. B. Magnesium oder auch Aluminium oder gelegentlich Titan, Tantal oder Wolfram, oder auch nichtmetallische Elemente, wie Silicium.

Auf diese Weise erhaltene Kathoden besitzen eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer, und ihr Emissionsvermögen fällt z. B. nach einem lOOOOstündigen Betrieb bei 850° C auf ein Hundertstel des anfänglichen Wertes ab. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Kathode mit längerer wirksamer Lebensdauer als die bisher bekannten, aus mit einer Mischung von Erdalkalicarbonaten überzogenen Formkörpern aus gesintertem Nickelpulver bestehenden Kathoden. Die Stoffzusammensetzung für die Herstellung eines aus Nickelpulver bestehenden flachen, gepreßten oder auf andere Weise geformten, gesinterten Kathodenkörpers, der nach der Sinterung mit einer Mischung von Erdalkalicarbonaten überzogen wird, ist nach der Erfindung derart, daß das Nickelpulver mit einem Metal'lcarbid gemischt ist. Vorzugsweise werden Carbide der folgenden Metalle ausgewählt: W, Mo, Cr, Ta, Nb, V, Hf, Zr, Ti, La, Y, Co, Pr, Th, U, Si, Al. Die Carbide dieser Metalle sind besonders hochschmelzend. Von diesen Metallcarbiden wird Wolframcarbid bevorzugt.

Der Carbidgehalt liegt zweckmäßig zwischen 0,1 und 10 Gewichtsprozent. Eine Zusammensetzung, welche besonders geeignet für ■hochleis'tungsfähige, bei hohen Temperaturen zu betreibende Kathoden ist, besitzt einen Carbidgehalt von 1 bis 4%, während die für bei niedrigen Temperaturen, mit geringerer Leistung betriebenen Kathoden verwendeten Zusammensetzungen vorzugsweise einen Carbidgehalt ■ zwischen 0,1 und 1% besitzen.

Die Erfindung wird'an Hand der folgenden beispielsweisen Beschreibung besser verständlich.

Nickelpulver mit Korngrößen von 4 bis 5 μ und gepulvertes Wolframcarbid werden in einem Verhältnis von 3,5 g Carbid auf 100 g Nickel gemischt. Das verwendete Nickelcarbid kann z.B. Korngrößen von etwa 1 μ und einen maximalen Kohlenstoffgehalt von 6,12 Gewichtsprozent aufweisen. Nicht mehr als 0,1 °/o

Stoffzusammensetzung für die Herstellung eines gesinterten Kathodenkörpers

Anmelder:

Compagnie Generale

de Telegraphie sans FiI,

Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
Frankreich, vom 18. Juni 1954

Harry Huber und N'Guyen Thien Chi, Paris,
sind als Erfinder genannt worden

des in dem Carbid enthaltenen Kohlenstoffs befindet sich in ungebundenem Zustand.

Aus der vorstehenden Zusammensetzung wird ein flacher Preßkörper hergestellt. Dieser wird 2 Stunden bei 1250° C gesintert, und der Kathodenträger wird daraus auf die übliche Weise geformt. Man erhält dann eine Kathode, indem man den Träger mit einer Mischung überzieht, welche z. B. — in molekularen Mengen — 5% Calcium, 45% Strontium und 50% Barium enthält.

Es wurde gefunden, daß eine solche Kathode noch nach lOOOOstündiger Betriebszeit ein Viertel ihres Emissionsvermögens besitzt. Diese Erhöhung der Lebensdauer der Kathode kann wie folgt erklärt werden·:

In der Regel hält man für eine befriedigende Arbeitsweise einer mit Oxyd überzogenen Kathode die dauernde Anwesenheit einer bestimmten Bariummenge in der den Überzug auf dem Nickelträger bildenden emittierenden Erdalkaliverbindung für erfordeiiich. Während des Betriebs nimmt jedoch der Bariumgehalt der Kathode ständig ab. Dieser Bariumverlust muß soweit wie möglich durch das bei der Reduktion durch die in dem Nickelträger enthaltenen Reduktionsmittel erzeugte Barium, welches sich in dem in der emittierenden Zusammensetzung enthaltenen Bariumoxyd befindet, wettgemacht werden. Diese Reduktion erfolgt in festem Zustand durch Reaktion zwischen der Verbindung und dem Träger an der Berührungsfläche. Bei den für gewöhnlich verwendeten

909 528/'3CS

metallischen Reduktionsmitteln erfolgt die Reduktion in der Regel ziemlich schnell, und das Barium, welches in größeren Mengen, als sie zum Ausgleich der Verluste erforderlich sind, frei wird, bildet zwischen dem Träger und der emittierenden Zusammensetzung- eine Zwischenschicht. Eine solche Zwischenschicht schwächt die Haftfestigkeit der emittierenden Zusammensetzung auf dem Kathodenträger ab. Dadurch wird wiederum die Reduktion des Bariumoxyds durch das Reduktionsmittel verringert, wodurch die Entstehung von Barium unregelmäßig wird. Verwendet man nach der Erfindung Metallcarbide als Reduktionsmittel, so erzielt man eine angemessene Reduktionsgeschwindigkeit, und der vorstehend beschriebene Nachteil tritt nicht auf. Da die verwendeten Carbide sehr hochschmelzend sind, entwickeln sie keinerlei Dämpfe, welche diie Kathode angreifen· könnten. Andererseits nimmt man an, daß die bei der Reaktion dieser Carbide mit der emittierenden. Schicht entstehenden Produkte, insbesondere das Carbid und das basische Bariumwolframat, welches sich bei der Reaktion von Wolframcarbid mit der emittierenden Zusammensetzung bildet, ihrerseits wieder mit dem reduzierenden Carbid und BaO reagieren, wobei ebenfalls freies Barium entsteht. Dadurch wird, die Lebensdauer der Kathode weiter erhöht.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Andere Carbidmengen, Korngrößen und Mischverfahren können Anwendung finden. So kann man z. B. ein Carbidpulver mit größeren Teilchen bis zu 30 μ und einem sehr geringen Carbidgehalt anwenden, wenn zum Betrieb bei niedrigen Temperaturen bestimmte Kathod'en mit geringer Leistung hergestellt werden sollen.

Claims (3)

Patentansprüche: 5

1. Stoffzusammensetzung für die Herstellung eines gesinterten Kathodenkörpers, der aus Nickelpulver besteht, aus welchem ein flacher, gepreßter oder auf andere Weise geformter Körper hergestellt wird, der nach der Sinterung mit einer Mischung von Erdalkalicarbonaten übe'rzogen wirdi, dadurch gekennzeichnet, daß das Nickelpulver mit Metallcarbide gemischt ist.

2. Stoff zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallcarbid hochschmelzend ist.

3. Stoff zusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallcarbid Wolframcarbid ist.

4, Stoffzusammensetzung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Metallcarbid zwischen 0,1 und 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 0,1 und 4 Gewichtsprozent liegt.

In B'etracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 543 439;
»The Bell Syst. Techn. Journ.«, Vol. 25,
S. 256 bis 259, 343.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 967 660.

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