DE1281038B - Verfahren zur Herstellung einer mittelbar geheizten Kathode fuer eine elektrische Entladungsroehre - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer mittelbar geheizten Kathode fuer eine elektrische Entladungsroehre

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DE1281038B
DE1281038B DE1962T0022535 DET0022535A DE1281038B DE 1281038 B DE1281038 B DE 1281038B DE 1962T0022535 DE1962T0022535 DE 1962T0022535 DE T0022535 A DET0022535 A DE T0022535A DE 1281038 B DE1281038 B DE 1281038B
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DE
Germany
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heating element
tungstic acid
sintered
discharge tube
aluminum oxide
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DE1962T0022535
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Inventor
Wilhelm Anika
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Telefunken Patentverwertungs GmbH
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Telefunken Patentverwertungs GmbH
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/08Manufacture of heaters for indirectly-heated cathodes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Solid Thermionic Cathode (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung einer mittelbar geheizten Kathode für eine elektrische Entladungsröhre Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mittelbar geheizten Kathode für eine elektrische Entladungsröhre, deren Heizelement mit einem gesinterten Isolierüberzug aus Aluminiumoxyd und darüber mit einer dunkel aussehenden zweiten Schicht versehen ist, die durch Reduktion einer auf dem Isolierüberzug aufgebrachten Wolframverbindung bei hohen Temperaturen hergestellt wird.
  • Das Heizelement (Brenner) für mittelbar geheizte Kathoden besteht normalerweise aus einem gefalteten bzw. gewendelten Wolframdraht, der zur Vermeidung von Kurzschlüssen und Fehlströmen mit einer Isolierschicht aus Aluminiumoxyd (A1.0.3) überzogen ist. Es ist üblich, diese Schicht aus einer Suspension, welche A1.,0@;-Kristalle mit einer Korngröße von 1 bis 35 [t enthält, durch Sprühen, Tauchen oder Kataphorese auf den Heizdraht aufzubringen und in einem reduzierenden Gas bei etwa 1700° C festzubrennen. Eine Reduktion des AlzO@; erfolgt hierbei nicht. Die Schicht bleibt reinweiß und hat deshalb ein geringes Wärmeabstrahlungsvermögen. Da aber die Wärmeübertragung vom Brenner zur Kathode in der Hauptsache durch Strahlung erfolgt, muß die Betriebstemperatur des Brenners um 200 bis 480° C höher liegen als die erforderliche Betriebstemperatur der Kathode, welche bei 650 bis 800° C liegt.
  • Die hohe Temperatur des Brenners stellt einen Mangel für den zuverlässigen Betrieb während der Lebensdauer dar. Die hohe thermische Beanspruchung fördert die Rekristallisation des Wolframdrahtes und damit die Bruchgefahr. Es können auch Fehlströme quer durch die Isolierschicht zur Kathode auftreten, die unter Umständen zerstörende Durchschläge zur Folge haben. Außerdem wird die Brenneremission nach anderen Röhrenelektroden begünstigt. Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, das Wärmeabstrahlungsvermögen der Brenner zu erhöhen und damit die Brennertemperatur zu senken. Die Lösung dieser Aufgabe ist beispielsweise auf folgenden Wegen versucht worden: Man hat durch Einbau von Ionen der Elemente Chrom, Titan, Vanadin und Kobalt in das Gitter der Ah0,-Kristalle die Schicht farbig und damit besser abstrählend gemacht. Einem optimalen Effekt steht jedoch die Tatsache entgegen, daß die Menge der färbenden Zusätze nur gering sein darf, weil sonst die Isolierfähigkeit des A10;, verschlechtert wird.
  • Es ist weiterhin bekannt, auf die aus A10.; bestehende Oberfläche des Heizelementes eine dünne Schicht aus feinkörnigen dunklen Stoffen, wie Oxyden des Chrom und Vanadins, Boride und Carbide hochschmelzender Metalle, bevorzugt Tantalcarbid aufzubringen. Im Falle der Metalloxyde besteht der Nachteil, daß unerwünschte Reaktionen mit dem Aluminiumoxyd der darunterliegenden Schicht auftreten können. Bei Verwendung der hochschmelzenden Boride und Carbide macht die mangelnde Haftfestigkeit, die durch temperaturabhängige Schmelz-und Diffusionsvorgänge bedingt ist, große Schwierigkeiten. Auch ist es bekannt, z. B. aus der französischen Patentschrift 1296 399, solche dunkelfärbenden Oxyde gemischt mit Aluminiumoxyd als zweite Schicht auf eine erste Aluminiumoxydschicht aufzubringen und das so mit zwei Schichten bedeckte Heizelement in einer Wasserstoffatmosphäre zu glühen.
  • Abgesehen von den erforderlichen hohen Einbrenntemperaturen, die bereits im Rekristallisationsbereich des Wolframdrahtes bzw. im Schmelzbereich des Aluminiumoxydes liegen, besteht jedoch die Gefahr, daß die aufgebrachten Schichten infolge mangelnder Haftfestigkeit durch thermische Änderungen während des Heizfadenschaltens oder durch Erschütterungen ganz oder teilweise abplatzen.
  • In der älteren deutschen Auslegeschrift 1234 859 ist auf ein Verfahren hingewiesen worden, bei welchem an Stelle eines Molybdats ein Alkaliwolframat durch Tauchen auf eine Aluminiumoxydschicht aufgebracht wird und anschließend das Sintern und Dunkelfärben in einer reduzierenden Atmosphäre vorgenommen wird. Es wird dabei jedoch als erforderlich angesehen, daß die Flüssigkeit eine Alkalimetallverbindung eines hochschmelzenden Metalls in Lösung enthält.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der oben angegebenen Nachteile ein wirksames und sicheres Verfahren zur Erhöhung des Wärmeabstrahlungsvermögens von Heizelementen anzugeben, das sich in die z. Z. gegebenen Fertigungsgänge und -grenzen gut einfügen läßt und das gut haftende Schwärzungsüberzüge zu erzielen gestattet.
  • Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das mit Aluminiumoxyd bedeckte, urgesinterte Heizelement lufttrocken entweder in eine wäßrige Aufschlämmung von Wolframsäure und Aluminiumnitrat oder in eine wäßrige Aufschlämmung von Wolframsäure und Ammoniak getaucht oder damit besprüht wird und daß hierauf nach einer Lufttrocknung in reduzierender Atmosphäre gesintert wird.
  • Es ist auch bereits der Vorschlag gemacht worden, als zweite Schicht ganz oder teilweise eine Aluminiumwolframatschicht durch Tauchen, Schmieren, Sprühen oder mittels Kataphorese aus einer Aufschlämmung von Aluminiumwolframat in einem Lösungsmittelgemisch aufzubringen und anschließend festzubrennen. In Verbindung mit diesem Vorschlag ist darauf hingewiesen worden, daß die Vorteile dieses Verfahrens, die darin liegen, daß eine gute Haftfestigkeit der Schichten bereits bei normaler Brennbehandlung zu erwarten ist, dann nicht auftreten, wenn man an Stelle von Aluminiumwolframat Wolframsäure verwendet. Dieses Vorurteil gegen die Verwendung von Wolframsäure, die an sich vorzuziehen wäre, weil sie billiger ist als das vorgeschlagene Aluminiumwolframat, wird durch die Erfindung beseitigt, die es ermöglicht, Wolframsäure ohne die bisher damit verbundenen Nachteile zu benutzen.
  • Die Dunkelfärbung der Heizleiter-Oberfläche erfolgt teilweise im Gegensatz zu den bisher üblichen Verfahren, unmittelbar in einem an das Bepasten mit Isolationspaste anschließenden Arbeitsgang, ohne diese Bepastung zuvor zu sintern. Bei Verwendung einer wäßrigen, ammoniakalischen Aufschlämmung von Wolframsäure hat dies den Vorteil, daß wegen des in der Bepastung vorhandenen organischen Klebers, welcher für Wasser undurchlässig ist, keine Feuchtigkeit in die Paste eindringen und somit eine Korrosion des Wolframdrahtes erfolgen kann. Des weiteren wird auf diese Weise gleichzeitig verhindert, daß zwischen der leitenden Oberfläche des Heizers und der Wolframwendel Isolationsströme sich ausbilden können.
  • Die Haftfestigkeit der Wolframschicht wird bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens entweder durch das Aluminium-Nitrat oder bei Verwendung einer ammoniakalischen Aufschlämmung von Wolframsäure durch Ammonium- und Ammoniumparawolframate gewährleistet. Gleichzeitig wird eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Bepastung erreicht.
  • Durch den Kleber, die Nitrate der Salzlösungen und die Ammonium- und Ammoniumparawolframate kann es bei den üblichen Sintertemperaturen bei der Zersetzung zur Bildung von Wolframsäure bei einer Temperatur kommen, bei welcher die Wolframsäure verdampft. Dieser Vorgang würde zu einer mangelhaften Isolation führen.
  • Einem solchen Mißstand kann dadurch begegnet werden, daß das Sintern der Bepastung im Durchlaufofen erfolgt, so daß das Glühgut allmählich erwärmt und auch erkaltet wird. Eine Zersetzung erfolgt damit unter Umständen, bei denen die gebildete Wolframsäure noch nicht verdampfen kann.
  • Versuche haben ergeben, daß die für derart behandelte Brenner ermittelten Isolationswerte denjenigen von nicht geschwärzten Brennern gleich sind. Die Durchschlagsfestigkeit ist jedoch bei schwarzen Brennern mindestens gleich, meistens jedoch besser.
  • Das Verfahren der Durchlaufofen-Glühung hat noch den weiteren Vorteil einer schonenderen, gleichmäßigeren Behandlung des Glühgutes, ferner den weiteren Vorteil einer besseren Ausnutzung der Ofenkapazität. Schließlich kann die Sintertemperatur bei gleichem Ofen und gleichem Sintereffekt niedriger gehalten werden.
  • Eine Abänderung der einen Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens, nämlich der Verwendung einer wäßrigen ammoniakalischen Aufschlämmung von Wolframsäure, würde darin bestehen, die Wolframsäure in etwa 25o/oigem Ammoniak zu lösen, so daß eine Lösung von Ammoniumparawolframaten entsteht, welche vom Bodenkörper abgefiltert und als Tauch- oder Sprühlösung verwendet wird.
  • Dieses abgeänderte Verfahren liefert eine besonders schwarze, durch Spinellbildung gut haftende Oberflächenschicht, wenn das Heizelement zuvor in wäßrige oder alkoholische Lösung von Magnesium-und Aluminiumnitrat (im molaren Verhältnis 1:1) getaucht (besprüht) wird und das Aufsintern des Aluminiumoxyds in reduzierender Atmosphäre erfolgt.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung einer mittelbar geheizten Kathode für eine elektrische Entladungsröhre, deren Heizelement mit einem gesinterten Isolierüberzug aus Aluminiumoxyd und darüber mit einer dunkel aussehenden zweiten Schicht versehen ist, die durch Reduktion einer auf dem Isolierüberzug aufgebrachten Wolframverbindung bei hohen Temperaturen hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Aluminiumoxyd bedeckte, urgesinterte Heizelement lufttrocken entweder in eine wäßrige Aufschlämmung von Wolframsäure und Aluminiumnitrat oder in eine wäßrige Aufschlämmung von Wolframsäure und Ammoniak getaucht oder damit besprüht wird und daß hierauf nach einer Lufttrocknung in reduzierender Atmosphäre gesintert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement vor dem Tauchen in eine ammoniakalische Aufschlämmung von Wolframsäure in eine wäßrige oder alkoholische Lösung von Magnesiumnitrat und Aluminiumnitrat im molaren Verhältnis von 1:1 getaucht wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung des Heizelementes im Durchlaufofen vorgenommen wird. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr. 1141388, 1234 859.
DE1962T0022535 1962-08-01 1962-08-01 Verfahren zur Herstellung einer mittelbar geheizten Kathode fuer eine elektrische Entladungsroehre Pending DE1281038B (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2186802A1 (de) * 1972-05-30 1974-01-11 Rca Corp
DE2317445A1 (de) * 1973-04-06 1974-10-24 Standard Elektrik Lorenz Ag Verfahren zur herstellung eines isolierstoffes fuer die bedeckung von heizkoerpern indirekt geheizter kathoden
DE2317446A1 (de) * 1973-04-06 1974-10-24 Standard Elektrik Lorenz Ag Heizkoerper mit einer dunkelstrahlenden isolierschicht fuer indirekt geheizte kathoden und verfahren zur herstellung eines solchen heizkoerpers

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FR2186802A1 (de) * 1972-05-30 1974-01-11 Rca Corp
DE2317445A1 (de) * 1973-04-06 1974-10-24 Standard Elektrik Lorenz Ag Verfahren zur herstellung eines isolierstoffes fuer die bedeckung von heizkoerpern indirekt geheizter kathoden
DE2317446A1 (de) * 1973-04-06 1974-10-24 Standard Elektrik Lorenz Ag Heizkoerper mit einer dunkelstrahlenden isolierschicht fuer indirekt geheizte kathoden und verfahren zur herstellung eines solchen heizkoerpers

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