DE2038645B2 - Verwendung von hafnium-, zirkonium- und oder tantalnitrid als werkstoff fuer elektroden - Google Patents

Description

ausreichende Reinheit geachtet — ist insbesondere nicht mit Schichten überziehen, die eine merklich ander Oxid- oder Oxidnitridgehalt zu hoch— so ist der dere Austrittsarbeit für Elektronen haben als die dar-Niederschlag bei gleichen Versuchsbedingungen weiß unterliegenden Nitride. Dadurch entfällt ein beson- und dicht. Die Zündspannung ist dann in der Regel derer Schutz bei der Lagerung der fertigen Elektroum 10 bis 40⁰O gegenüber dem Anfangswert abge- ;. den. Auch nach langer Lagerzeit ist keine besondere fallen. Behandlung der Elektroden notwendig; die geforder-

Rei Elektroden z.B. ausW, Edelstahl oder Ni ist ten elektrischen stabilen Eigenschaften sind ohne

nach dieser Funkenzahl bereits ein dichter, schwär- Einlaufzcit sofort p.ach dem Einbau regeben,

zer bis braunschwarzer Beschlag entstanden und die Die erfindungsgemäß verwendbaren Nitride kön-Zündspannung um typisch 20 ⁰Zo abgefallen. io nen vorteilhaft für Elektroden in Funkenstrecken

Als wesentlicher Vorteil der Verwendung der rei- und anderen Entladegefäßen, wie Glimm- und Blitz-

ncn Nitride als Elektrodenmaterialien hat sich ge- lampen, sowie in Vorfunkenstrecken von Zündanla-

zeigt. daß sie sich bei Lagerung an trockener Luft gen für Verbrennungsmotoren verwendet werden.

Claims (1)

Kern des Körpers besteht danach aus einem schwer Patentansprüche: schmelzbaren Metall, der Mantel aus einer Verbindung wie Tantalcarbid oder -nitrid, die erst bei rnög-

1. Verwendung von Hafniumnitrid, Zirkoni- liehst hoher Temperatur schmelzen soll, vor allem umnitrid und/oder Tantalnitrid mit einem als 5 aber bei den zur thermischen Lichtemmission nötigen Oxid odei ridnitrid gebundenen Sauerstoffan- Temperaturen von über 2000" C weniger stark abteil von ui,:.τ 5°,o und insgesamt weniger als dampft ais es bei ungeschütztem Kernmaterial der ! .5 " ο weiteren Verunrfinisur.iien als Werkstoff Fall ist.

für Elektroden, insbesondere für gasgefüllte Fun- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

kenstrecken und Entl· Jegefäße. oder Teile sol- ίο leicht herstellbare Elektroden zu schaffen, die bei

eher Elektroden. den großen Stromdichten aus energiereichen Ionen in

2. Verwendung von Nitriden nach Anspruch 1 stromstarken Gasentladungen — besonders Funkenin Form eines Überzuges für den Zweck nach entladungen — möglichst wenig zerstäuben und bei Anspruch 1. eventueller Aufnahme oder Abgabe von Gasen aus

15 dem Entladeraum ihre Elektronen-Austrittsarbeit

nicht ändern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemä" durch die Verwendung eines Nitrids der Metalle Hf. Zr oder

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung Ta oder deren Mischungen mit einem als Oxid oder

bestimmter Hartstoffe als Elektrodenwerkstoff, ins- 20 Oxidnitrid gebundenen O₂-Anteil von weniger als

besondere für gasgefüllte Funkenstrecken und Entla- 5 °/o und einem Gehalt an weiteren Verunreinigungen

degefäße, aus einem schwer zerstäubbaren und von unter 1,5 °/o gelöst,

schwer verdampfbaren Material. Im Gegensatz zu den zum Stande der Technik ge-

Die Lebensdauer gasgefüllter Glimm- und Fun- hörenden Einsatzmöglichkeiten dieser Nitride ist die kenstrecken in kleinen, abgeschlossenen Räumen 25 mechanische Festigkeit unerheblich, und die Bewird häufig durch die Zerstäubung des Elektroden- triebstemperatur der kompletten Elektro'len liegt materials während des Betriebs begrenzt, weil der stets unter 500° C.

entstehende Wandbeschlag die Helligkeit der Anord- Die verwendeten Elektrodenmaterialien sollten a'ing herabsetzt oder weil sich d irch den dabei erfol- möglichst wenig Verunreinigungen enthalten. Diese genden Einbau von Gas in den Belag der Druck und 30 stören im vorliegenden Fall besonders dann, wenn die Zusammensetzung des Füllgases und damit die sie leichter zerstäuben oder bei den in Funkenfußelektrischen Daten der Strecken ändern. Ist der punkten auftretenden Temperaturen leichter ver-War.dbeschlag elektrisch leitfähig, so hat er eine hö- dampfen als die genannten Nitride oder mit den verhere Dielektrizitätskonstante als das eigentliche wendeten Gasfüllungen chemisch reagieren.
Wandmaterial, wird außerdem bei kleinen Abstän- 35 Die in der Regel nicht ganz vermeidbare Bildung den zwischen den Elektroden und der Wand das von Oxiden und Oxidnitriden des Zr, Hf und Ta bei elektrische Feld zwischen den Elektroden unter Um- der Verarbeitung der Nitride zu Elektroden sollte ständen so gestört, daß die Zündspannung einer Fun- möglichst vermieden 'verden, und der O₂-Gehalt kenstrecke herabgesetzt wird. sollte 5 Gewichtsprozente nicht übersteigen. Bei

Zumeist werden die Elektroden aus Metallen her- 40 Zr-Nitrid-Elektroden etwa ist dies eingehalten, so-

gestellt, die jedoch nicht für alle Anwendungen be- lange das Material gelb aussieht,

friedigende Eigenschaften haben. Sie stäuben im Be- Eingehende Versuche mit Funkenstrecken in abge-

trieb ab und/oder reagieren mit den Füllgasen, ausge- schlossenen Gasräumen — die auch als Funkenstrek-

nommen Edelgasen und zum Teil Wasserstoff, die ken in Zündanlagen für Verbrennungsmotoren ein-

aber nicht immer verwendet werden können. Auch 45 setzbar sind — haben erg. ben, daß die Elektroden

besitzen diese Elektroden den Nachteil, sich bei La- aus den erfindungsgemäß verwandten Nitriden beim

gerung an Luft in der Regel mit einer Oxidhaut zu Betrieb in O.,- und H_oO-armer Atmosphäre (Konzen-

überziehen, die nach dem Einbau der Elektroden erst trationen unter 5 ppm) eine außerordentlich kleine

wieder beseitigt werden muß. Abstäubung zeigen. Besonders vorteilhaft sind At-

Materialien mit Oxydationsbeständigkeit und Ero- 50 mosphären aus N₂, Ar oder anderen Mischungen, die

sionsfestigkeit sind in der deutschen Patentschrift auch geringe Anteile von H₂ (unter 20%) enthalten

1 295 855 beschrieben. Danach wird durch innige können.

Vermischung eines oder mehrerer Nitride der Me- Beispielsweise wurden stiftförmige Elektroden von taue Nb, V, Ta, Ti, Zr, Hf, AI mit einer hitzebestän- 1 ,*> mm Durchmesser nach vorliegender Erfindung üigcn Al-Verbindung "nd einem Metall ein sehr fein- 55 aus einem ZrN mit 99,5 °/o Reinheit so hergestellt, körniges Gemenge hergestellt, das in Formen gepreßt daß der 0,-Gehalt nach der Herstellung unter 3 % und in bekannter Weise gesintert wird. Dabei bildet blieb. Bei einem Absiauil de; Elcktrcdcnf.pitzer. vor. insbesondere die Metallkomponente ein den mecha- 3 mm und Betrieb in N₂-Atmosphäre wurde auf der nischen Zusammenhalt vermittelndes, zusammenhän- nur 1,5 mm entfernten Glaswand erst nach mehr als gendes Gitter. Die Herstellung solcher Dispersionen 60 10⁷ Funken (Einzelenergie 5 mJ, Funken-Zündspanist wegen der erforderlichen guten Durchmischung nung 15 kv) ein dünner, weißlich bis bläulich erschei- und der geringen Korndurchmesser — die kleiner als nender Belag sichtbar, wobei Jie Zündspannung je-1 μπι sein sollen — verhältnismäßig aufwendig. Diese doch konstant blieb. Diese Konstanz der Zündspan-Materialien werden vorzugsweise zu abriebfesten nung bei den erfindungsgemäß aus den genannten Werkzeugen und Lagern verarbeitet. 65 Nitriden hergestellten Elektroden zeigt die Abwesen-

Eine Möglichkeit, das Abdampfen von Leichtkör- heit chemischer Reaktionen mit den genannten Ga-

pern für elektrische Glühlampen zu verringern ist in sen.

der deutschen Patentschrift 437 165 beschrieben. Der Wird bei den Elektrodenwerkstoffen nicht auf eine