DE1253367B - Process for the production of pot-shaped electrodes for electron tubes or for picture display tubes that are operated with high working voltage - Google Patents
Process for the production of pot-shaped electrodes for electron tubes or for picture display tubes that are operated with high working voltageInfo
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- DE1253367B DE1253367B DE1966V0030443 DEV0030443A DE1253367B DE 1253367 B DE1253367 B DE 1253367B DE 1966V0030443 DE1966V0030443 DE 1966V0030443 DE V0030443 A DEV0030443 A DE V0030443A DE 1253367 B DE1253367 B DE 1253367B
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING
Int. Cl.: Int. Cl .:
Nummer:Number:
Aktenzeichen:File number:
Anmeldetag:Registration date:
Auslegetag:Display day:
Ausgabetag:Issue date:
HOIjHOIj
Deutsche Kl.: 21g-13/09 German class: 21g-13/09
P 12 53 367.4-33 (V 30443)
21. Februar 1966
2. November 1967
11. Dezember 1969 P 12 53 367.4-33 (V 30443)
February 21 , 1966 November 2, 1967 December 11, 1969
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von topfförmigen Elektroden für Elektronenröhren oder für Bildwiedergaberöhren, die mit hohen Arbeitsspannungen betrieben werden und die aus einer unmagnetischen, aushärtbaren Kupfer-Nickelbzw. Nickel-Kupfer-Legierung bestehen.The invention relates to a method for producing cup-shaped electrodes for electron tubes or for picture display tubes which are operated with high working voltages and which are switched off a non-magnetic, hardenable copper-nickel or Nickel-copper alloy.
Besonders bei Bildwiedergaberöhren ergeben sich physikalische Bedingungen, die unter anderem durch besondere Eigenschaften des Elektrodenmaterials zu erfüllen sind.Particularly in the case of picture tubes, there are physical conditions which, among other things, result from special properties of the electrode material must be met.
Neben einer elektrischen Leitfähigkeit muß der Werkstoff wegen der vorwiegend magnetischen Ablenkung des Elektronenstrahls in diesen Röhren weitgehend unmagnetisch sein. Außerdem muß das Material frei von kathodenvergiftenden Beimengungen sein.In addition to electrical conductivity, the material must because of the predominantly magnetic deflection of the electron beam in these tubes can be largely non-magnetic. Besides, it must The material must be free of additions that could poison the cathodes.
Aus fertigungstechnischen Gründen kommen vorwiegend tiefgezogene topfförmige Elektroden zum Einsatz. Darüber hinaus muß eine hohe Formfestigkeit gewährleistet sein, um Geometrieveränderungen der Elektroden bei der Montage auszuschalten.For manufacturing reasons, mainly deep-drawn cup-shaped electrodes are used Mission. In addition, a high dimensional stability must be guaranteed to avoid changes in geometry switch off the electrodes during assembly.
Diese Eigenschaften besitzt eine ganze Reihe von Werkstoffen; die Entwicklungen und Bemühungen um die Materialeigenschaften des Elektrodenwerkstoffes für Elektronenröhren mit hohen Betriebsspannungen gingen aber in eine andere Richtung.A whole range of materials has these properties; the developments and efforts about the material properties of the electrode material for electron tubes with high operating voltages but went in a different direction.
Vor allem beim Übergang zu großen Schirmdiagonalen mußten die Bildröhren zur Erzielung der notwendigen Bildhelligkeit mit höheren Anodenspannungen betrieben werden. Damit sind an die Elektrodenwerkstoffe erhöhte Anforderungen hinsichtlich ihrer Spannungsfestigkeit zu stellen.Especially with the transition to large screen diagonals, the picture tubes had to achieve the necessary image brightness can be operated with higher anode voltages. So that are to the To make electrode materials increased requirements with regard to their dielectric strength.
Bekanntlich wird einerseits versucht, die EJektronenaustrittsarbeit der verwendeten Elektrodenwerkstoffe zu erhöhen. Andererseits werden wegen der vorwiegend auftretenden Spitzenentladungen in der äußeren Formgebung der Elektroden zu kleine Radien und scharfe Kanten vermieden. Dem sind jedoch durch die Miniaturisierung des gesamten Elektrodensystems Grenzen gesetzt. Hinzu kommen die Funkentladungen an den sogenannten Mikrospitzen auf der rauhen Oberfläche der Elektroden. As is well known, an attempt is made on the one hand to reduce the electron work function to increase the electrode materials used. On the other hand, because of the mainly occurring peak discharges in the external shape of the electrodes too small Avoided radii and sharp edges. However, this is due to the miniaturization of the whole Electrode system limits. In addition, there are spark discharges at the so-called micro-tips on the rough surface of the electrodes.
Es wird deshalb bei den Elektroden eine möglichst glatte Oberflächenstruktur angcstrebl, die teilweise durch chemische oder mechanisch-chemische Verfahren verbessert wird.A surface structure that is as smooth as possible is therefore required for the electrodes is improved by chemical or mechanical-chemical processes.
Bekannt ist die Verwendung von Bronze und Kupfer-Nickel-Legierungen als Material für hochbeanspruchte Elektroden für Elektronenröhren.The use of bronze and copper-nickel alloys is known as a material for highly stressed Electrodes for electron tubes.
Nachteilig ist bei diesen Werkstoffen, daß sie für ein nachträgliches mechanisch-chemische'- Polieren
Verfahren zum Herstellen von topfförmigen
Elektroden für Elektronenröhren oder für
Bildwiedergaberöhren, die mit hoher
Arbeitsspannung betrieben werdenThe disadvantage of these materials is that they are necessary for a subsequent mechanical-chemical polishing process for producing pot-shaped
Electrodes for electron tubes or for
Picture tubes that use high
Working voltage are operated
Patentiert für:Patented for:
VEB Werk für Fernsehelektronik,
Berlin-Oberschöne weide, Ostendstr. 1-5VEB factory for television electronics,
Berlin-Oberschöne Weide, Ostendstr. 1-5
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Werner Kirschke, Berlin-Wilhelmshagen;Werner Kirschke, Berlin-Wilhelmshagen;
Dipl.-Ing. Dr. Günter Maronna, Berlin-KöpenickDipl.-Ing. Dr. Günter Maronna, Berlin-Koepenick
zu weich sind. Das führt zur Deformation der Elek-are too soft. This leads to the deformation of the elec-
ao troden.ao trot.
Andererseits werden bei dem Polierverfahren des verhältnismäßig weichen Materials die Mikrospitzen an der Oberfläche des Materials in die Poren geschmiert, in denen dann kleine Gasvolumina ein-On the other hand, in the polishing process of the relatively soft material, the microtips become lubricated into the pores on the surface of the material, in which small volumes of gas then
a5 geschlossen werden.a5 to be closed.
Während des Betriebes der Elektronenröhre treten dann Gasausbrüche auf, die zu Kathodenschädigungen führen und die Lebensdauer der Elektronenröhren erheblich herabsetzen.Gas outbreaks then occur during the operation of the electron tube, leading to cathode damage lead and reduce the service life of the electron tubes considerably.
Es wurde deshalb bekannt, Reinstaluminium für Elektroden zu verwenden, deren Oberflächen durch ein Oxydationsverfahren mit einer Isolierschicht versehen sind.It has therefore become known to use high-purity aluminum for electrodes whose surfaces are through an oxidation process are provided with an insulating layer.
Aluminium ist jedoch aus Festigkeitsgründen nur bedingt einsatzfähig und für die Massenfertigung ungeeignet. Der Werkstoff schmiert stark, und die Werkzeuge zur Herstellung der tiefgezogenen topfförmigen Elektroden müssen dauernd gewartet werden, um die erforderliche Genauigkeit der Einzelteile einhalten zu können.However, for reasons of strength, aluminum can only be used to a limited extent and is suitable for mass production not suitable. The material smears heavily, and the tools for making the deep-drawn cup-shaped Electrodes have to be serviced continuously in order to achieve the required accuracy of the individual parts to be able to adhere to.
Weiterhin ist bekannt, austenitische Chromnickelstähle als Elektrodenmaterial zu verwenden. Chromnickelstahl besitzt eine hohe Festigkeit und läßt sich mit bekannten chemisch-mechanischen Verfahren polieren. Infolge der Härte der Mikrospitzen brechen diese beim Polierverfahren ab, so daß keine Gefahr der Bildung von Gaseinschlüssen in der Oberflächenschicht gegeben ist. Auf Grund der hohen Festigkeit sind große Kräfte bei der Verformung notwendig.It is also known to use austenitic chromium-nickel steels as electrode material. Chrome nickel steel has a high strength and can be carried out using known chemical-mechanical processes polishing. Due to the hardness of the microtips, they break off during the polishing process, so there is no danger the formation of gas inclusions in the surface layer is given. Due to the high strength great forces are required for deformation.
Die schnelle Verfestigung während des Ziehpro/c-ses erfordert ein mehrmaliges Zwischenglühen, das wegen der Oxydationsgefahr durch den hohenThe rapid solidification during the drawing process requires repeated intermediate annealing because of the risk of oxidation caused by the high
909 650/421909 650/421
Chromanteil des Materials im Vakuum oder in sauerstofffreier Schutzgasatmosphäre erfolgen muß. Der Bearbeitungsaufwand liegt bei diesem Material sehr hoch.Chromium content of the material must take place in a vacuum or in an oxygen-free protective gas atmosphere. The processing effort for this material is very high.
Es sind auch bereits alterungshärtbare Nickel-Kupfer-Aluminium-Legierungen mit einem Aluminiumanteil von 2 bis 4% bekannt. Jedoch wird die Anwendung dieser Legierungen für Hochvakuumröhren abgelehnt, da sie wegen ihrer Härte sehr schwer zu bearbeiten sind. Aus diesem Grund sind weiterhin Kupferlegierungen mit einem Anteil von Aluminium, der kleiner als l°/o, vorzugsweise weniger als 0,5% beträgt, für die Anwendung in elektrischen Entladungsgefäßen bekannt. Diese Legierungen lassen sich jedoch nicht aushärten.There are also age-hardenable nickel-copper-aluminum alloys known with an aluminum content of 2 to 4%. However, the application of these alloys to high vacuum tubes is increasing rejected because they are very difficult to work with because of their hardness. For this reason Copper alloys with an aluminum content of less than 1% are also preferred is less than 0.5%, known for use in electrical discharge vessels. These alloys however, they cannot be hardened.
Es ist deshalb Zweck der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen von topfförmigen Elektroden für Elektronenröhren mit ausreichender Spannungsfestigkeit gegenüber elektrischer Feldemission zu finden.It is therefore the purpose of the invention to provide a method for producing cup-shaped electrodes for Electron tubes with sufficient dielectric strength against electric field emission Find.
Es entstand daher die Aufgabe, ein wenig aufwendiges Bearbeitungsverfahren mit einem Material mit den erforderlichen elektrischen und magnetischen Eigenschaften für den genannten Zweck zu entwickeln. The task arose, therefore, of a less complex machining process with one material with the necessary electrical and magnetic properties for the stated purpose.
Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Legierung zunächst in weichem, nicht ausgehärtetem Zustand nach üblichen Verfahren formgebend bearbeitet, anschließend einem thermischen Aushärtungsverfahren unter gleichzeitigem Blankglühen unterzogen und danach in einem mechanisch-chemischen Verfahren poliert wird.According to the invention, the object is achieved in that the alloy is initially soft, not In the hardened state, machined to give shape according to the usual methods, followed by a thermal Subjected to a hardening process with simultaneous bright annealing and then in one mechanical-chemical process is polished.
Als besonders zweckmäßig hat sich die Verwendung einer Kupfer-Nickel-Legierung mit einem Nickelanteil von 1 bis 30%, dem zur Aushärtung Silizium mit einem Anteil von 0,1 bis 3% und/oder Aluminium mit einem Anteil von 0,5 bis 5% und/ oder Titan mit einem Anteil von 0,1 bis 1,5% zulegiert ist, erwiesen.The use of a copper-nickel alloy with a has been found to be particularly useful Nickel content of 1 to 30%, silicon for hardening with a content of 0.1 to 3% and / or Aluminum with a proportion of 0.5 to 5% and / or titanium with a proportion of 0.1 to 1.5% is proven.
Es hat sich weiterhin vorteilhaft gezeigt, die verwendete Kupfer-Nickel-Legierung vor der mechanischen Bearbeitung einem Lösungsglühprozeß zu unterwerfen.It has also been shown to be advantageous to add the copper-nickel alloy used to a solution annealing process before mechanical processing subject.
Besonders günstig wirkt der Lösungsglühprozeß bei einer Temperatur von 900 bis HOO0C und ein anschließendes Abschrecken auf Raumtemperatur. Beim Zulegieren bestimmter Elemente, z. B. Aluminium, zu einer Kupfer-Nickel-Legierung mit einem Kiipferanteil von 55% tritt eine Festigkeitssteigerung :uif, so daß eine erhöhte Verformungsarbeit gegenüber dem Bearbeiten einer üblichen Kupfer-Nickel-Legierung zu leisten ist. Diese Schwierigkeiten können umgangen werden, indem die Grundzusammensetzung der Legierung durch Erhöhen des Kupferanteils so weit verändert wird, daß niedrigere Festigkeitswerte erreichbar sind und erst durch das Zulegieren weitere Elemente die gleichen Festigkeitswerte wie bei einer üblichen Kupfer-Nickel-Legierung mit einem Kupferanteil von nur 55%, jedoch ohne weitere Zusatzelemente erzielt werden.The solution annealing process at a temperature of 900 to HOO 0 C and a subsequent quenching to room temperature has a particularly favorable effect. When adding certain elements, e.g. B. aluminum, to a copper-nickel alloy with a Kiipfer portion of 55% occurs an increase in strength: uif, so that an increased deformation work compared to the processing of a conventional copper-nickel alloy has to be done. These difficulties can be avoided by changing the basic composition of the alloy by increasing the copper content to such an extent that lower strength values can be achieved and only by adding further elements the same strength values as with a conventional copper-nickel alloy with a copper content of only 55 %, but can be achieved without additional elements.
Wird der Nickelanteil >60% bei einer Kupfer-Nickel-Legierung, so ist dieser Werkstoff bei Raumtemperatur magnetisch und für den Einsatz in Bildwiedergaberöhren unbrauchbar.If the nickel content is> 60% in a copper-nickel alloy, this material is at room temperature magnetic and useless for use in picture display tubes.
Durch Zulegierung dritter Elemente, z. B. Silizium und/oder Aluminium, kann der Nickelanteil heraufgesetzt werden, ohne daß dabei die unmagnetischen Eigenschaften verlorengehen. Eine Nickel-Kupfer-Legierung mit 70% Nickel und oberhalb 1% Silizium ist noch unmagnetisch. Ähnliche Bedingungen treten bei Zuschlagen von Aluminium und Titan auf. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß der Kupferanteil erhöht wird. Dabei bleibt diese Legierung stets unmagnetisch. Bei einer Kupfer-Nickel-Legierung mit einem Kupferanteil von 60 bis 99% kann die Aushärtung durch Zulegieren von 0,1 bis •3% Silizium und/oder Aluminium von 0,5 bis 5%By adding third elements, e.g. B. silicon and / or aluminum, the nickel content can be increased without losing the non-magnetic properties. A nickel-copper alloy with 70% nickel and above 1% silicon is still non-magnetic. Similar conditions occur when aluminum and titanium are struck. Another possibility is that the Copper content is increased. This alloy always remains non-magnetic. With a copper-nickel alloy With a copper content of 60 to 99%, hardening can be achieved by adding 0.1 to • 3% silicon and / or aluminum from 0.5 to 5%
ίο und/oder Titan von 0,1 bis 1,5% erreicht werden.ίο and / or titanium from 0.1 to 1.5% can be achieved.
Durch genaue Abstimmung der Zusammensetzung können die Festigkeitswerte so eingestellt werden, daß im weichgeglühten Zustand die gleiche Festigkeit wie bei einer Kupfer-Nickel-Legierung mit einem Kupferanteil von 55% nämlich 40 bis 50 kp/mm2 erreicht wird. So liegt z. B. die Festigkeit bei einer Nickel-Kupfer-Silizium-Legierung (Cu 99 bis 97%, Si 0,5 bis 0,8%, Ni Rest) im weichgeglühten Zustand bei 30 kp/mm2. Durch Heraufsetzen desBy precisely coordinating the composition, the strength values can be set in such a way that, in the soft-annealed condition, the same strength is achieved as with a copper-nickel alloy with a copper content of 55%, namely 40 to 50 kp / mm 2 . So is z. B. the strength of a nickel-copper-silicon alloy (Cu 99 to 97%, Si 0.5 to 0.8%, Ni remainder) in the soft-annealed state at 30 kp / mm 2 . By increasing the
ao Nickelanteils kann die Festigkeit in den Bereich von 40 bis 50 kp/mm2 gebracht werden, wobei gleichzeitig
eine Verbesserung des Materials gegenüber atmosphärischen Einflüssen erreicht wird. Der Aushärtungseffekt
wird bei Kupfer-Nickel-Silizium-Legierungen dadurch hervorgerufen, daß Silizium mit Nickel eine chemische Verbindung in der Form
von Nickelsilizid eingeht,, deren Löslichkeit in Kupfer mit sinkender Temperatur abnimmt.
Damit sind die wesentlichen Voraussetzung für die Aushärtbarkeit dieser Legierungsgruppe gegeben.
Durch Abschrecken von Temperaturen (900 bis 1100° C), die oberhalb der Löslichkeitsgrenze
liegen, erhält man einen an Nickelsilizid übersättigten homogenen «-Mischkristall. In diesem Zustand ist
das Material ausreichend weich, so daß es in üblichen Werkzeugen tiefgezogen werden kann, ohne einen
großen Werkzeugverschleiß oder hohen Wartungsaufwand zu verursachen. With the nickel content, the strength can be brought into the range from 40 to 50 kp / mm 2 , with an improvement in the material against atmospheric influences being achieved at the same time. The hardening effect in copper-nickel-silicon alloys is caused by the fact that silicon and nickel form a chemical compound in the form of nickel silicide, the solubility of which in copper decreases with decreasing temperature.
This means that the essential prerequisites for the hardenability of this group of alloys are given. By quenching at temperatures (900 to 1100 ° C.) which are above the solubility limit, a homogeneous solid solution which is oversaturated with nickel silicide is obtained. In this state, the material is sufficiently soft that it can be deep-drawn in conventional tools without causing great tool wear or high maintenance costs.
Durch Anlassen einer so behandelten Legierung im Temperaturgebiet von 350 bis 600° C nehmen deren Streckgrenze, Zugfestigkeit und Brinellhärte zu. Wird zwischen der Glühung oberhalb der Löslichkeitsgrenze und der Wärmeaushärtung eine Kaltverformung vorgenommen, so kann eine zusätzliche Erhöhung der mechanischen Werte bei Warmaushärtung erzielt werden. Die erreichten Festigkeitswerte liegen oberhalb 70 kp/mm2. Tempering an alloy treated in this way in the temperature range from 350 to 600 ° C increases its yield point, tensile strength and Brinell hardness. If cold deformation is carried out between annealing above the solubility limit and heat hardening, an additional increase in the mechanical values can be achieved during hot hardening. The strength values achieved are above 70 kp / mm 2 .
Mit den nach diesem Verfahren hergestellten Elektroden wird in Bildwiedergaberöhren auch bei Anodenspannungen von über 20 kV eine gute Spannungsfestigkeit gegen die sogenannte kalte Emission oder gegen elektrische Überschläge erreicht. Der Bearbeitungsaufwand ist geringer als bei üblichen Verfahren oder Materialien.With the electrodes manufactured according to this process is also used in picture display tubes Anode voltages of over 20 kV provide good dielectric strength against so-called cold emissions or against electrical flashovers. The processing effort is less than usual Process or materials.
Claims (4)
.deutsche Auslegeschriften Nr. 1202 090; S27120 VIII c/21g (bekanntgemacht am 5.4. 1956); T 9446 VIIIc/21g (bekanntgemacht am 12.4.1956);German Patent No. 867 165;
German Auslegeschriften No. 1202 090; S27120 VIII c / 21g (published April 5, 1956); T 9446 VIIIc / 21g (published April 12, 1956);
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1966V0030443 DE1253367B (en) | 1966-02-21 | 1966-02-21 | Process for the production of pot-shaped electrodes for electron tubes or for picture display tubes that are operated with high working voltage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1966V0030443 DE1253367B (en) | 1966-02-21 | 1966-02-21 | Process for the production of pot-shaped electrodes for electron tubes or for picture display tubes that are operated with high working voltage |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1253367B true DE1253367B (en) | 1967-11-02 |
Family
ID=7585662
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1966V0030443 Pending DE1253367B (en) | 1966-02-21 | 1966-02-21 | Process for the production of pot-shaped electrodes for electron tubes or for picture display tubes that are operated with high working voltage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1253367B (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE867165C (en) * | 1940-03-03 | 1953-02-16 | Mond Nickel Co Ltd | Nickel-copper alloys |
-
1966
- 1966-02-21 DE DE1966V0030443 patent/DE1253367B/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE867165C (en) * | 1940-03-03 | 1953-02-16 | Mond Nickel Co Ltd | Nickel-copper alloys |
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