DE1805821A1

DE1805821A1 - Indirectly heated emission electrode

Info

Publication number: DE1805821A1
Application number: DE19681805821
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Anika
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1968-10-29
Filing date: 1968-10-29
Publication date: 1970-06-04
Also published as: DE1805821B2

Abstract

Thermionic cathode is produced by embedding an electric heating element into a cavity of a cathode carrier contng. emitter material by means of a pasty mass of a ceramic powder (Al2O3) after which the embedded mass is sintered at high temp. A Zr salt of high water solubility (Zr oxy chloride/nitrate) is added to the embedding mass.

Description

"Verfahren zum Herstellen einer indirekt geheizten thermischen Emissionskathode" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer indirekt geheizten thermischen EmissionskathodeX bei dem ein elektrisches Heizelement mittels einer Einbettmasge, die aus wenigstens einen durch Fltissigkeitszugabe pastenartig aufbereiteten keramischen Pulver besteht, in die Höhlung eines das Emissionsmaterial tragenden Kathodenträgers eingebettet wird und durch Anwendung erhöhter Temperaturen eine Verfestigung der Einbettmasse bewirkt wird. "Process for producing an indirectly heated thermal emission cathode" The invention relates to a method for producing an indirectly heated thermal Emission cathodeX in which an electrical heating element by means of an embedding matrix, those made from at least one ceramic that has been prepared in a paste-like manner by adding liquid Powder consists in the cavity of a cathode carrier carrying the emission material is embedded and by applying elevated temperatures a solidification of the Investment material is effected.

Indirekt geheizte Kathoden der vorgenannten Art sind bereits bekannt. Man verwendet sie hauptsächlich dann, wenn die Kathode in einer Röhre eingebaut wird, die starken Er.Indirectly heated cathodes of the aforementioned type are already known. They are mainly used when the cathode in one Tube is installed, the strong He.

schütterungen ausgesetzt ist, wenn man einen verbesserten Wärmeübergang zwischen dem Heizelement und dem Kathodenträger und damit eine geringere Temperatur des Heizelements zur Erhöhung der Lebensdauer wünscht und wenn man eine verbessere und dauerhafte Isolation zwischen dem Heizeiement und dem Kathodentnger erzielen will. is exposed to vibrations when you get an improved heat transfer between the heating element and the cathode support and thus a lower temperature of the heating element to increase the service life and if you want to improve it and achieve permanent insulation between the heating element and the cathode collector want.

Bei bekannten Kathoden wird als Einbettmasse ein keramisches Pulver, häufig Aluminiumoxyd, verwendet, das mit einer verdunstenden Flüssigkeit pastenartig verarbeitet wird. Nach Einbettung des Heizers in die Höhlung des Kathodenträgers mit Hilfe des pastenartig aufbereiteten keramischen Pulvers wird die gesamte Anordnung einer erhöhten Temperaturbehandlung ausgesetzt, zum einen, um die Flüsigkeit völlig aus der Einbettmasse herauszutreiben und zum anderen, um eine Verfestigung des Keramikpulvers vorzugsweise durch Sintern zu erreichen. Im allgemeinen werden @ M@@zu Temperaturen von etwa 16500 C angewendet, was als wesentlicher Nachteil angesehen wird, weil dadurch die Wahl des Materials, aus dem der Kathodenträger besteht, wesentlich eingeschränkt wird Beispielsweise verträgt das üblicherweise für Kathodenträger verwendete Nickel solch hohe Temperaturen nicht Die Aufgabe der worliegenden Erfindung bestand daher darin, in neuartige Verfahren zum Einbetten von Heizelementen in Kathodenträgern anzugeben, das bei gleichzeiti ger Erzielung der vorteilhaften Eigenschaften eines eingebetteten Heizers zur Verfestigung des keramischen Pulvers keine oder nur geringe erhöhte Temperaturen benötigt, aber auch ohne schädliche Auswirkungen die Anwendung nahezu beliebig hoher Temperaturen erlaubt. In known cathodes, a ceramic powder is used as the investment material, often aluminum oxide, used, which is paste-like with an evaporating liquid is processed. After embedding the heater in the cavity of the cathode carrier with the help of the paste-like prepared ceramic powder, the entire arrangement exposed to an increased temperature treatment, on the one hand, to the liquid completely to drive out of the investment and on the other hand to solidify the ceramic powder preferably to be achieved by sintering. In general, @ M @@ become temperatures of about 16500 C is applied, which is considered to be a major disadvantage because as a result, the choice of the material from which the cathode support is made is significantly restricted For example, the nickel commonly used for cathode supports is tolerated not such high temperatures The object of the present invention therefore consisted in a novel process for embedding heating elements in cathode carriers indicate that while achieving the advantageous properties of a ger at the same time embedded heater for solidifying the ceramic powder little or no increased temperatures are required, but the application also has no harmful effects Almost any high temperature is allowed.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Einbettmasse ein, insbesondere wasserlösliches, Zirkons&lz zugesetzt wird. According to the invention it is proposed that the investment in particular water-soluble zirconia is added.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht das keramische Pulver der Einbettmasse aus Aluminiumoxyd, das mit Wasser pastenartig aufbereitet wird. According to a preferred embodiment of the invention there is the ceramic powder of the investment material made of aluminum oxide, which is paste-like with water is processed.

Der erfindungsgemäße Zusatz eines Zirkonsalzes erfolgt bevorzugt entweder indem man das trockene Zirkonsalz dem trockenen Keramikpulver untermischt und dann diese Mischung mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, pastenartig aufb@@@itet, oder indem man das Zirkonsalz in der Fldssigkeit, bevorzugt Wasser, löst und mit dieser Zirkonsalz-Lösung das keramische Pulver zur Paste aufbereitet. A zirconium salt is preferably added according to the invention either by mixing the dry zirconium salt into the dry ceramic powder and then this mixture with a liquid, preferably water, pasty on @@@ itet, or by adding the zirconium salt in the liquid, preferably water, dissolves and uses this zirconium salt solution to prepare the ceramic powder into a paste.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß die Einbettmasse bereits durch chemisches Abbinden an Luft erstarrt Allein schonbei diesem Erstarrungsvorgang wird eine bessere Verfesttgung der Einbettmasse erreicht, als bei solchen Verfahren, bei denen ein Lösungsmittel aus der Einbettmasse verdunstet wird den mußte. Durch Erhitzen an Luft bis etwa 240° C tritt bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfabrens hoch etne weitere vorteilhafte Verfestigung ein, die durch Erhöhung der Temperaturbehandlung in vorteilhafter Weise beliebig gesteigert werden kann. The main advantage of the method according to the invention is therein to see that the investment material already solidifies through chemical setting in air Already with this solidification process a better solidification of the investment material is achieved than with those methods in which a solvent is removed from the investment evaporated the had to. By heating in air to about 240 ° C occurs when applying the method according to the invention has a further advantageous consolidation, which advantageously increased as desired by increasing the temperature treatment can be.

Gemäß der Erfindung wird als zweckmäßig angesehen, eine Temperaturbehandlung von etwa 6500 c vorzunehmen1 um eine quantitative thermische Entfernung des Zirkonsalzkations zu erzielen. Die Isoliereigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Kathode sind einwandfrei und tragen zu einer hohen Lebensdauer der Kathode mit bei. Des weiteren ist bereits nach einer Temperaturbehandlung von wenigstens 2400 C die Einbettmasse mit Sicherheit wasser. land säurefest und besitzt einen guten Wärmoübergangskontakt an allen erforderlichen Stellen. Eine Erhöhung der Temperatur bewirkt1 wie gesagt, eine weitere Verfestigung der Einbettmasse, benachteiligt jedoch die vorteilhaften Eigenschaften der Kathode nicht, Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wurde als Aufschlämmittel für ein weitgehend reines Aluminiumoxyd-Pulver 16 ml Wasser mit 1 g gelöstem Zirkonsalz verwendet.According to the invention, a temperature treatment is considered expedient of about 6500 c to perform a quantitative thermal removal of the zirconium salt cation to achieve. The insulating properties of the cathode produced according to the invention are flawless and contribute to a long service life of the cathode. Of Another is the investment after a temperature treatment of at least 2400 ° C water for sure. land acid-proof and has a good heat transfer contact in all necessary places. As already mentioned, an increase in temperature causes a further solidification of the investment, however, disadvantages the advantageous Properties of the cathode not, In a preferred embodiment 16 ml of water was used as a suspension medium for a largely pure aluminum oxide powder used with 1 g of dissolved zirconium salt.

Als Zirkonsalze kommen bevorzugt das wasserlösliche Zirkonoxychlorid und das wasserlösliche Zirkonoxynitrat in Frage.The preferred zirconium salts are the water-soluble zirconium oxychloride and the water-soluble zirconium oxynitrate in question.

Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde das trockene Zirkonsalz dem trockenen Aluminiumoxyd beigemischt, und zwar etwa 1 g Zirkonoxychlorid (Zr0C12) bzw. Zirkonoxynitrat (ZrO(NO3)2) auf 10 bis 80 g Aluminiumoxyd (A1203). Durch eine größere Menge von Zirkonsalz-Zusatz ergibt sich eine verbessert.In another preferred embodiment of the invention In the process, the dry zirconium salt was mixed with the dry aluminum oxide, namely about 1 g of zirconium oxychloride (Zr0C12) or zirconium oxynitrate (ZrO (NO3) 2) 10 to 80 g aluminum oxide (A1203). By adding a larger amount of zirconium salt results in an improved.

Verfestigung der Einbettmasse, während eine geringer Menge von Zirkonsalz-Zusatz eine geringere Verfestigung der Einbettmasse zur Folge hat. Hierdurch läßt sich der Verfestigungsgrad in gewünschter Weise beeinflussen.Solidification of the investment while adding a small amount of zirconium salt results in less solidification of the investment. This allows influence the degree of solidification in the desired manner.

In beiden bevorzugten Verfahren läßt sich also die Menge von Zirkonsalz zusätzlich in weiten Grenzen variieren, so daß man die gewünschte Festigkeit der Einbettmasse für alle praktisch vorkommende Fälle realisieren kann. Hinzu kommt noch der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahren, daß er die Anwendung eines sehr großen Temperaturbereiches gestattet. Im allgemeinen wird es zweckmäßiger sein, dasjenige erfindungsgemäße Verfahren zu verwenden, bei welchem das Zirkonsalz zunächst in der Flüssigkeit gelöst wird, weil bei Anwendung einer Zirkonsalz-Lö-Sung eine bessere Homogenität der Einbettmasse gewährl.isteht wird.In both preferred processes, the amount of zirconium salt also vary within wide limits, so that you get the desired strength of the Realize investment material for all practically occurring cases. Come in addition still the main advantage of the method according to the invention that it is the application a very large temperature range allowed. In general it will be more expedient to use the method according to the invention at which the zirconium salt is first dissolved in the liquid, because when used a zirconium salt solution ensures better homogeneity of the investment material will.

Zum Einbetten von Heizelementen in Kathodenträgern, deren Höhlung ein großes Volumen besitzt, t. B. ein Volumen von größer als 0,8 ml, ist es zweckmäßig, die Paste möglichst dick anzusetzen, damit nicht unnötig ungebundene Flüssigkeit bei der Trocknung verdunsten muß, was zu unerwünschtem Schwinden der Einbettmasse führen würde. Das erfindungsgemäße Einbettverfahren eignet sich sowohl zum Einbetten eines blanken als auch eines bereits mit einer Isolierschicht versehenen Heizelements Als Keramikpulver wird für die Einbettmasse zweckmäßig ein Gemisch aus zwei Aluminiumoxyd-Pulvern der Körnung von ca.For embedding heating elements in cathode carriers, their cavity owns a large volume, t. B. a volume greater than 0.8 ml, it is advisable to Make the paste as thick as possible, so that there is no unnecessarily unbound liquid must evaporate during drying, which leads to undesirable shrinkage of the investment would lead. The embedding process according to the invention is suitable for embedding a bare heating element as well as a heating element already provided with an insulating layer A mixture of two aluminum oxide powders is expediently used as the ceramic powder for the investment the grain size of approx.

7 /u und ca. i8 /u im Gewichtsverhältnis von etwa 1 : 0,34 verwendet. Gemäß der Erfindung kann das beschriebene Verfahren auch weitere Anwendungen dort erfahren, wo Teile bei hohen Temperaturen gegen andere Teile isoliert sein müssen, da das erfindungsgemäße Verfahren ganz allgemein ein Isolierteil herzustellen gestattet, das auch bei hohen Temperaturen seine gute Festigkeit und Isoliereigenschaft nicht verliert.7 / u and about i8 / u are used in a weight ratio of about 1: 0.34. According to the invention, the method described can also have other applications there learn where parts must be insulated from other parts at high temperatures, since the method according to the invention is generally an insulating part to manufacture allows its good strength and insulating properties even at high temperatures does not lose.

In der figur ist als bevorzugtes Ausführungsbeispiel eine indirekt geheizte Kathode für Elektronenstrahlröhren dargestellt, die erfindungsgemäß hergestellt ist. In der Höhlung des Kathodenträgers 1 mit der Emissionsschicht 2 ist das als Kehrwendel ausgebildete Heizelement 3 mittels der keramischen Einbettiasse 4 eingebettet. Die Einbettmasse 4 besitzt eine erhöhte Festigkeit infolge der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und bestcht im wesentlichen aus Aluminiumoxyd.In the figure, a preferred embodiment is indirect shown heated cathode for cathode ray tubes manufactured according to the invention is. In the cavity of the cathode carrier 1 with the emission layer 2 this is as Helical heating element 3 embedded by means of ceramic embedding mass 4. The investment material 4 has an increased strength as a result of the application of the invention Process and bristles essentially from aluminum oxide.

Claims

Patent claims

i) Process for the production of an indirectly secreted thermal emissive cathode, in which an electrical heating element by means of an investment material consisting of at least consists of a paste-like prepared ceramic powder by adding liquid, embedded in the cavity of a cathode carrier carrying the emission material and the use of elevated temperatures solidifies the investment is effected, gekennzoichnet that the investment is a particularly water-soluble Zirconium salt is added.

2) Method according to claim 1, characterized in that the zirconium salt is added to the liquid used for pasty preparation.

3) Method according to claim 1, characterized gekennzeicbnet that the zirconium salt is added to the ceramic powder.

4) Method according to one of claims t - 3, characterized in that that for the pasty preparation of the investment a zirconium salt dissolving Liquid, in particular Water, is used.

5) Method according to one or more of claims 1-4, characterized characterized in that zirconium oxychloride is used as zirconium.

6) Method according to one or more of claims t - 5, characterized characterized in that zirconium oxynitrate is used as the zirconium salt.

7) Method according to one or more of claims t - 6, characterized characterized in that aluminum oxide powder is used as the ceramic powder.

L e r s e i t e