DE1521545A1 - Verfahren zur Herstellung von geschwaerzten Heizkoerpern fuer Elektronenroehren - Google Patents

Description

Hol ^Ässner „ü^en, de, 23. Dezember 1966 X&i. ing. Herbert Tischer 1521545

Büro München

München 2, Tat 71

KUTATO INTEZET Budapest (Ungarn)

VERFAHREN ZUK HERSTELLUNG- VOJÄ GBSCHWaRZTSN E¹UR

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geschwärzten Heizkörpern, insbesondere für Elektronenröhren und Katodenstrahlröhren, auf deren Oberfläche feinverteiltes schwarzes Metallpulver angebracht ist.

Zur Betätigung der Elektronenröhren ist jeweils eine Elektronenquelle notwendig. Die Elektronenquellen arbeiten mit Ausnahme der Kaltkatodenröhren - im allgemeinen bei Temperaturen von 700° bis 100O⁰O und werden auf diesen Temperaturen mit Hilfe von äußeren Energiequellen durch elektrische Stromheizung gehalten. n§ einzelnen Typen - insbesondere bei Hochleistungsalt.

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mit langer lebensdauer *- i«t der Träger deac «rhitatea,

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als Elektaneij.gjtte3.le· dienenden Erdalkalimetalloxyde irgendein Metall, z.B. Nickel, welches zugleich als Heizkörper nicht dienen kann. In derartigen, sog. mittelbar geheizten Elektronenröhren werden separate Heizkörper zur Erwärmung der Alkalimetalloxyde und deren Träger - gemeinsam: "Katode"-· verwendet. Diese Heizkörper itfissen verschiedene Bedingungen erfüllen, unter anderen müssen eine möglichst geringe Heizleistung zur Sicherung der notwendigen Katodentemperatur. benöti»-' gen, hohe mechanische festigkeit, lange Lebensdauer, gute elektrische Isolierbarkeit, von dem Träger der Oxydkatode, dem sog, "Kern " aufweisen usw., wobei alle diese Bedingungen zur Verlängerung der Lebensdauer und zur Verbesserung der Betätigung der Elektronenröhren beitragen.

Ein bestimmender Paktor für die Lebensdauer der Elektronenröhren ist demgemäß der Heizkörper. Wird der Heizkörper fehlerhaft, so geht auch die Elektronenröhre zugrunde. Ein Fehler der Heizkörper entsteht z.B, durch den Bruch der Heizfaden infolge der hohen Temperatur; dann wird der Heizstrom unterbrochen. Zur Herabsetzung der Störanfälligkeit werden für die Heizkörper in der Vakuumtechnik im allgemeinen Wolfram-Drähte, die von der Katode durch eine Aluminiumoxydschicht isoliert sind, verwendet.

Vom auf elektrischem Wege erwärmten Wclframfaden wird die Wärmeenergie durch Strahlung und bzw. oder durch Wärmeleitung auf die Katode übertragen. Die durch Wärmeleitung erfolgende Übertragung kann in vielen Fällen infolge der geometrischen Ausbildung der Katode nicht verwirklicht werden, wobei

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in anderen Fällen, z.B. "bei der sog, L-Katode diese Form der Wäim*übeJrtrre.gung verhältnismäßig leic/it durchführbar ist. Bei den zuletzt erwähnten Katoden typ en wird nämlich zwischen dem Wolfram-Faden und dem Metallkern der Katode ein elektrisch gut isolierendes Material, welches aber gute Wärmeleiteigenschaften aufweist, z.B. das vorgenannte Aluminiumoxyd, eingefügt, welches neben der Halterung des Heizkörpers auch die Wärmeübertragung erhöht. Bei Ele3rta?oneiir<Uir*ntyp«a# bei,-welchen. der Saum zwischen dem Heizkörper und der Katode auf diese Weise nicht ausgefüllt -werden kann, erfolgt die Wärmeenergieübentregung vom Heizkörper an die Katode nur durch Strahlung.

Es ist bekannt, daß durch jeden Körper, dessen !Temperatur höher, als der absolute Null-Grad ist, Energie abgestrahlt wird. Die Größe dieser Energie ist neben der jeweiligen Temperatur des Körpers auch von dem Material und der Oberfläche desselben abhängig, undzwar^iese Energie i**r desto größer, je dunkler, je schwärzer die Oberflache des strahlenden Körpers ist. Dieses physikalische Gesetz wird zur Erhöhung des Wirkungsgrades von Heizkörpern, die mit Wärmeäfcstrahlung arbeiten, verwendet. Kann nämlich ein durch weißes Aluminiumoxyd überzogener Heizkörper - unter Erhaltung der übrigen guten Eigenschaften, z.B. der guten elektrischen Isoliereigenschaften, der chemischen und physischen Stabilität - dunkel oder eben schwarz gemaeht werden, so wird die Strahlung erhöht, und die zur Betätigung der Katode notwendige Wärmeenergie durch Glühen bei geringeren Temperaturen gesichert. Bei geringeren Temperaturen ergeben sieh Fehler nach

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bedeutend längerer Zeit, und dieser Umstand erhöht die Lebensdauer der Elektronenröhren.

* Zur Schwärzung der Isolierschicht der Heizkörper

.· sind mehrere Verfahren bekannt. Bei einer Gruppe dieser Verfahren wird in das Material des als Isolierschicht verwandten Aluminiumoxyds ein schwarzes Material, z_#B. Eisenoxyd zugemischt. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß wenn nur geringe Mengen vom schwarzen Material zugemischt werden, so wird keine bedeutende Temperaturverminderung erreicht, wobei infolge von größeren Mengen Durchleitungen entstehen können. Nach einer anderen Methode wird das Schwärzungsmitte.l, z.B. das vorerwähnte Eisenoxyd oder sogar ein Material mit größerer ahemischen Stabilität, ζ,B. Tantalkarbid, auf die Oberfläche der Isoliersohioht aufgetragen. Diese Schicht kann aber leicht herabperlen und kann leicht beschädigt werden und das Ziel wird nicht erreicht. Es ist auch ein ι weiteres Verfahren bekannt, gemäß welchem auf die weiße Isolierschicht keine andere schwarze Isolierschicht, sondern eine schwarze leitende Schicht, z.B. Graphit oder feinverteilteß Metallpulver aufgetragen und die weiße Isolierschicht auf S diese Weise schwarz gemacht wird. Graphit und einzelne Me- \ tallpulver, z.B. Piatina oder Chrom, kommen in dem vorlie-

genden Pail infolge ihrer Verdampfung nicht in Betracht, WoIfram und Molybdän könnten aber verwendet werden. Diese Metalle \ werden nach den bekannten Verfahren derart verwendet, daß die

fertigen Heizkörper, welche mit Aluminiumoxyd-Isolation versehen sind, in die wässerige Lösung eines komplexen Salzes der \ erwähnten Metalle eingetaucht, nachher getrocknet und in einer -4- 909837/0537 _BAD

reduzierenden Atmosphäre geglüht werden, wobei eine Reduktion des Metalls erfolgt. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht · J darin - wie dies sich bei den Versuchen der Anm&lderin heraus- . stellte und erkannt wurde - daß die in die poröse Isolier- ' schicht eingesaugte Salzlösung nach der Reduktion Durchlei« tungen bewirken kann.

Die erwähnten Nachteile werden durch die Erfindung behoben. Im Laufe der durchgeführten Versuche wurde erkannt, daß die Einsaugung des -sur Schwärzung benutzten Wolfram- oder Molybd/in-Metallpulvers vermieden werden kann, wenn das Metall aus der Suspension eines unlöslichen Salzes dieser Metalle durch Elektrophorese aufgetragen wird. In diesen Fällen bleiben die das Metall enthaltenden Teilchen, - wie dies durch mikroskopische Untersuchungen bewiesen wurde, - nur auf der Oberfläche undgelangt nach der Reduktion kein Metall in die Isolierschicht hinein; derart wird die Durchleitung verhindert» Die reduzierte Metallschicht haftet gut auf der Oberfläche, und zeigt eine samtartige schwätze Färbung. Die auf ; diese Weise geschwärzten Heizkörper arbeiten - gemäß den _t durchgeführten Messungen - je ι *ch dem verwendeten Typ bei j Temperaturen, die um 28o° bis 360⁰C niedriger liegen, als bei J den Heizkörpern von gleichem Typ, ohne Schwärzung. ^!,h

Die Erfindung wird an Hand von zwei Beispielen näher erläutert. /

Beispiel 1 . "-*

'Ί Es werden *0 g Wolframsäure und 100 ml Butylalkohol i

in einer Porzellankugelmühle von 1,5 Liter, mitt#lfl 1 kg Porzellankugeln von 32 mm Durchmesser, mit *° Umdrehungen pro

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Minute 16 Stunden lang gemahlen. Die Suspension wird nach dem Ausgießen gesetzt und nach etwa zwei Stunden langer Setzung der flüssige Teil abgegossen. In einem Zylinderglae von 100 ml wird der weiße Heizkörper als negativer Pol einer Nickelelektrode entgegengeschaltet und hei etwa 160 V Spannung 30 see lang elektrophoretisch behandelt. Nachher wird der gelb gewordene Heizkörper auf einer Temperatur von 1000⁰O fünf Minuten lang in Wasserstoffstrom geglüht} auf diese Weise wird ein schwarzer Heizkörper mit guthaftender schwarzer Metallpulverschicht, ohne Durchleitung erhalten.
Beispiel 2 ^

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Es werden 10 g Molybd/fnoxyd und 100 ml l,J%Lge KoIlodiumlösung in einer Porzellanmühle vermengt und eine Suspension hergestellt; diese wird auf die im Beispiel 1 angegebene Weise auf die noch nioht keramlsierte (nicht ausgebrannte) Isolierschicht des Heizkörpers aufgetragen. Nach dem Trocknen wird der Heizkörper bei einer Temperatur von 155O⁰Q zehn Minuten lang in H₂~Strom geglüht. Auf diese Weise kann mit einer einmaligen Glühung der entsprechend gute Heizkörper mit echwarzer Oberfläche hergestellt werden.

Die auf die beschriebene Weise angefertigten Heizkörper arbeiten in Elektronenröhren eingebaut, mit geringerer Betriebstemperatur, als die bekannten Heizkörper und sichern der Katode die zur Elektronenemission notwendige Temperatur.

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

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   I_- Verfahren zur Herstellung von Heiskörpern, auf deren Oberfläche feinverteiltee schwarz·» Metallpulver angebracht iet, insbesondere zur Herstellung von Heiakörpern für Elektronenröhren und Katodenstrahlröhren, dadurch ge kennzeichnet, daß aus der Suspensien eines unlöslichen Salzes des betreffenden Metalls in einem indifferenten Lösungsmittel wird die das Metall enthaltende Lösung mittels Elektrophorese auf die Oberfläche des Heizkörper» aufgetragen, und darauffolgend dur*h Wärüftbehandiung in einer reduzierenden Atmosphäre der feinverteilte oberflächliche schwarze Metallüberzug erzeugt«

   2, Verfahren nach Ansprulh 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrophorese, mit Verwendung einer Suspension von Wolfram- und/oder Molybden-Jletallsalze . und die Reduktion in Wasserstoff strom bei einer von 95o° bis 105O⁰O vorgenommen wird.

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