DE2038645C3 - Verwendung von Hafnium-, Zirkonium- und oder Tantalnitrid als Werkstoff für Elektroden - Google Patents

Description

ausreichende Reinheit geachtet — ist insbesondere der Oxid- oder Oxidnitridgehalt zu hoch— so ist der Niederschlag bei gleichen Versuchsbedingungen weiß und dicht. Die Zündspannung ist dann in am Regel um 10 bis 4O^fl/o gegenüber dem Anfangswert abgefallen.

Bei Elektroden z. B. aus W, Edelstahl oder Ni ist nach dieser Funkenzahl bereits ein dichter, schwarzer bis braunschwarzer Beschlag entstanden und die Zündspannung um typisch 20 °/o abgefallen.

Als wesentlicher Vorteil der Verwendung der reinen Nitride als Elektrodenmaterialien hat sich gezeigt, daß sie sich bei Lagerung an trockener Luft nicht mit Schichten überziehen, die eine merklich andere Austrittsarbeit für Elektronen haben als die darunterliegenden Nitride, Dadurch entfällt ein besonderer Schutz bei der La&srung rfer fertigen Elektro-

den. Auch nach langer Lagerzeit ist keine besondere Behandlung der Elektroden notwendig; die geforderten elektrischen stabilen Eigenschaften sind ohne Einlaufzeit sofort nach dem Einbau gegeben.
Die erfindungsgemäß verwendbaren Nitride kön-

nen vorteilhaft für Elektroden in Fankenstrecken und anderen Entladegefäßen, wie Glimm- und Blitzlampen, sowie in Vorfunkenstrecken von Zündanlagen für Verbrennungsmotoren verwendet werden.

Claims (2)

ι * Kurn des Körpers besteht danach aus einem schwer Patentansprüche: schmelzbaren Metall, der Mantel aus c,nerVerbm- dung wie Tantalcarbid oder -nitnd, die erst bei mog-

1. Verwendung von Hafniumnitrid, Zirkon!- liehst hoher Temperatur schm5'^zf"SJ"_nö ⁸S umnitrid und/oder Tantalnitrid mit einem als 5 aber bei den zur thermische^

Oxid oder Oxidnitrid gebundenen Sauerstoffan- Temperaturen von über 2000 c w-niger.sra™ anteil von unter 5"/o und insgesamt weniger als dampft als es be. ungeschütztem Kernmatenal d^r 1,5 °/o weiteren Verunreinigungen als Werkstoff Fall ist. ρ_η.ι» ,,.οπιηΗ« für Elektroden, insbesondere für gasgefiilltc Fun- Der Erfindung hegt daher die Aufgabe zugrunde kenstrecken und Entladegefäße, oder Teile sol- » leicht herstellbare Elektroden zu schaffen die bei eher Elektroden. den großen Stromdichten aus cnergiereichen Ionen in

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

_l5 dem Entladeraum ihre Elektronen-Austnttsarbeit

nicht ändern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß 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 Elcktrodenwerkstoff, ins- *o Oxidnitrid gebundenen O₂-Anteil von weniger als

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

degefäße, aus einem schwer zerstäubbaren und von unter 1,5% gelöst,

schwer verdampfbaren Material. Im Gegensatz zu den zum Stande der I ecnnik gc-

Die Lebensdauer gasgefüllter Glimm- und Fun- hörenden Einsatzmöelichkeitcn dieser Nitride i^t die kenstrecken in kleinen, abgeschlossenen Räumen a₅ mechanische Festigkeit unerheblich, und ^die Bewird häufig durch die Zerstäubung des Elektroden- triebstemperatur der kompletten tlektro-.en liegt materials während des Betriebs begrenzt, weil der stets unter 500 C.

entstehende Wandbeschlag die Helligkeit der Anord- Die verwendeten Elektrodenmaterial^ sollten

nung herabsetzt oder weil sich durch den dabei erfol- möglichst wenig Verunreinigungen enthalten. Diese

gendtn 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 Funkenfuli-

elektrischen Daten der Strecken ändern. Ist der punkten auftretenden Temperaturen leichter ver-

Wandbeschlag elektrisch leitfähig, so hat er eine hö- dampfen als die genannten Nitride oder mit den ver-

here 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 werden, und der O.,-Gehalt

kenstrecke herabgesetzt wird. solhe 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 abgc-

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

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

aber nicht immer verwendet werden können. Auch 45 setzbar sind — haben ergeben, 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,O-armcr Atmosphäre (Konzcn-

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

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

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

sionsfesttgkeit 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 talle Nb, V. Ta, Ti, Zr, Hf, Al mit einer hitzebcstän- 1,5 mm Durchmesser nach vorliegender Erfindung digen Al-Verbindung und 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 O₂-Gchalt nach der Herstellung unter 3" '·, und in bekannter Weise gesintert wird. Dabei bildet blieb. Bei einem Abstand der Elektrodenspitzen von 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 10'Funken (Einzelenergie SmJ, Funken-Zündspanist wegen der erforderlichen guten.Durchmischung nung 15 kv) ein dünner, weißlich bis bläulich crschci- und der geringen Korndurchmesser — die kleiner als nender Belag sichtbar, wobei die Zündspannung je-I um 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 vor. Leichtkör- heit chemischer Reaktionen mit den genannten Gapern für elektrische Glühlampen zu verringern ist in sen.
der deutschen Patentschrift 437 165 beschrieben. Der Wird bei den Elcktrodcnwerkstoffen nicht auf eine