DE2054698A1

DE2054698A1 - A method of making a supply cathode and a cathode made by this method

Info

Publication number: DE2054698A1
Application number: DE19702054698
Authority: DE
Inventors: Antonius Johannes Alberta van; Pärchen Wilhelm Ernst Paul; Verest Franciscus Johannes; Eindhoven Stratum (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1969-11-21
Filing date: 1970-11-06
Publication date: 1971-11-18
Also published as: GB1264087A; BE759174A; NL6917538A; CA960007A; FR2069601A5

Description

Pt.-Tn-.Pt.-Tn-.

°' 4.Hov. 1970 _utm ° '4th Ov. 1970 _utm

Anmeldung vom: Va / WJM.Registration from: Va / WJM.

Verfahren zur Herstellung einer Vorratskathode und durch dieses Verfahren hergestellte Kathode.Method of making a supply cathode and by cathode manufactured by this process.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Vorratskathode, insbesondere einer solchen Kathode, bei der mehrere aus kleinen Teilchen gepresste gesinterte Schichten in einem Behälter aufeinander gepresst sind. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine durch dieses Verfahren hergestellte Kathode.The invention relates to a method for producing a supply cathode, in particular one Cathode, in which several sintered layers pressed from small particles are pressed onto one another in a container are. The invention also relates to a cathode produced by this method.

Aus der deutschen Patentschrift 1.012.382 ist eine Vorratskathode bekannt, bei der aus feinem Pulver bestehende aktive Bestandteile zu einer Pille gepresst werden, die in einem Behälter angebracht wird, wonach eine Menge geglühten Wolframpulvers auf diese Pille aufgefüllt, gepresst und schwach gesintert wird. Dadurch wird ein Schrumpfen desFrom the German patent specification 1.012.382 is a supply cathode known in which there is made of fine powder active ingredients are squeezed into a pill, which is placed in a container, after which a lot Annealed tungsten powder is topped up on this pill, pressed and weakly sintered. This will cause the

109847/1062109847/1062

PHN. 4427.PHN. 4427.

gepressten Materials vermieden. Der Gebrauch pulverförmiger Stoffe hat jedoch den Nachteil, dass die Gefahr besteht, dass sich die Stempel durch festklebendes Pulver festlaufen. Ferner entstehen bei zu starkem Komprimieren zu feine Poren, wodurch die Bariumwanderung zu langsam vor sich geht, so dass sich für die verschiedenen Kathoden schwer eine konstante Porosität erhalten lässt, weil die Feinheit der Poren stark von dem Pressdruck abhängig ist.pressed material avoided. However, the use of powdery substances has the disadvantage that there is a risk of that the stamps get stuck by sticking powder. Furthermore, if the compression is too strong, pores that are too fine arise, which means that the barium migration is too slow, see above that it is difficult to maintain a constant porosity for the various cathodes because of the fineness of the pores is strongly dependent on the pressing pressure.

Diese Nachteile lassen sich bei einem Verfahren zur Herstellung einer Vorratskathode, bei dem mehrere gesinterte aus kleinen Teilchen bestehende Schichten in einem Behälter aufeinander gepresst werden, völlig vermelden, wenn nach der Erfindung die Ausgangsstoffe für mindestens zwei aufeinander anzubringende Schichten in Form von Körnern aufeinander geschüttet und zusammen in den Behälter hineingepresst und anschliessend gesintert werden·These disadvantages can be in a method for producing a supply cathode, in which several sintered layers consisting of small particles are pressed onto one another in a container, completely report if According to the invention, the starting materials for at least two superimposed layers in the form of grains on top of each other poured and pressed together into the container and then sintered

Durch die Anwendung von Ausgangsstoffen in Form von Körnern wenden poröse Schichten erhalten, deren Dichte reproduzierbar ist, indem die Abmessungen«tder Poren nur in geringem Nasse von dem Pressdruck abhängig sind und ausserdem ein sehr hoher Druck von etwa 10.000 kg/cm² angewandt werden muss, so dass die Schwankungen des Druckes relativ . geringer sind. Dadurch übt der Druck einen geringen Einfluss auf die Dichte der Schichten aus. Infolge der grSsseren Hohlräume und Kanäle zwischen den Körnern können-1 die aktiven-* ·>Γι « Stoffe leichter frei werden. Ausserdem verhindern die verhältnismässig grossen Körner, dass sich die PresstempoI fest-By using starting materials in the form of grains, porous layers are obtained, the density of which is reproducible, in that the dimensions of the pores are only slightly dependent on the pressure and, in addition, a very high pressure of about 10,000 kg / cm ^{2 has to be} applied so that the fluctuations in pressure are relative. are lower. As a result, the pressure has little influence on the density of the layers. As a result of the larger cavities and channels between the grains, the active substances can be released more easily. In addition, the relatively large grains prevent the pressing speed from becoming stuck.

109847/1062109847/1062

PHN. 4427.PHN. 4427.

laufen und verstopft werden. Die obere Schicht kann nach dem Pressvorgang, aber vor dem Sintervorgang, noch mit einer Osmiumschicht überzogen werden. Ein weiterer Vorteil der Anwendung körniger Ausgangsstoffe ist der, dass jedes Korn aus einem Gebilde verschiedener Bestandteile bestehen kann. Also können Korner, die z.B. aus einer Bariumverbindung und einem starken Reduktionsmittel bestehen und die also schnell Barium auslassen, mit Körnern gemischt werden, die aus einer Bariumverbindung bestehen, aus der Barium langsam frei wird. Die Kathode gibt dann anfänglich eine verhältnismässig grosse Bariummenge frei, was zur Beseitigung der ungünstigen Wirkung anfänglich in der Röhre noch vorhandener und frei werdender Gase erwünscht ist, während die Kathodei'durch das Vorhandensein der das Barium langsam auslösenden Körner eine lange Lebensdauer aufweist.run and get clogged. The upper layer can be coated with an osmium layer after the pressing process, but before the sintering process. Another advantage of using granular raw materials is that each grain can consist of a structure of different components. So grains, which for example consist of a barium compound and a strong reducing agent and which quickly release barium, can be mixed with grains which consist of a barium compound, from which barium is slowly released. The cathode then initially releases a relatively large amount of barium, which is desirable to eliminate the unfavorable effect of gases initially still present and released in the tube, while the cathode has a long service life due to the presence of the grains that slowly release the barium.

Der Pressdruck muss derart hoch sein, dass die aus Wolframteilchen bestehende Schicht eine Dichte von 75 $ erhält. Es stellt sich denn auch heraus, dass diese Schicht während des Sintervorgangs nicht schrumpft, so dass sie nicht locker im Behälter zu liegen kommt.The pressing pressure must be so high that the layer consisting of tungsten particles has a density of $ 75 receives. It also turns out that this layer does not shrink during the sintering process, so it does not comes to lie loosely in the container.

Aus der deutschen Patentschrift 895.478 ist es bekannt» ein Gemisch, das das Barium leicht abgibt, insider aktiven Pille zu verarbeiten, so dass anfänglich eine grössere Bariuaeenge ausgelöst wird, um die ungünstige Wirkung der noch in der Röhre vorhandenen und frei werdenden Gase zu beseitigen. Nachher kann die Menge ausgelösten Bariums viel geringer sein. Zu diesem Zweck wird ein Vorrat verwendet, derFrom the German patent specification 895.478 it is known »a mixture that gives off the barium easily, insider to process active pill, so that initially a larger barium congestion is triggered in order to avoid the unfavorable effect to remove the gases still present in the tube and released. Afterwards, the amount of barium released can be a lot be less. A supply is used for this purpose, the

109847/1062109847/1062

PHN.PHN.

aus einer Barium-Beryllium-Legierung mit einem Zusatz aus einer Barium-Aluminium-Legierung besteht. Die Verwendung von Beryllium ist aber infolge des akkumulativ giftigen Charakters dieses Elements ungünstig.consists of a barium-beryllium alloy with an addition of a barium-aluminum alloy. The usage of Beryllium, however, is unfavorable due to the accumulatively toxic character of this element.

Die Erfindung wird für ein Ausführungsbeispiel an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail for an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawing. Show it:

Fig. 1 eine Anordnung zum Hineinpressen der Schichten in eine Kappe, und1 shows an arrangement for pressing the layers into a cap, and

Fig. 2 eine nach der Erfindung hergestellte Kathode.2 shows a cathode made according to the invention.

In Fig. 1 bezeichnet 1 eine Molybdänkappe, die in einem Unterstempel 2 angeordnet ist.In FIG. 1, 1 designates a molybdenum cap which is arranged in a lower punch 2.

Auf den Unterstempel 2 wird ein Ring 3 gesetsst, wonach eine Schicht, die aus einem Gemisch von Wolframkörnern und Barium-Calcium-Aluminat in Kornform besteht, in die Kappe 1 geschüttet wird. Die Korngrösse beträgt 36 - 135 /um. Das Granulat lässt sich dann noch ohne weiteres schütten.A ring 3 is placed on the lower punch 2, after which a layer consisting of a mixture of tungsten grains and granular barium calcium aluminate into which cap 1 is poured. The grain size is 36-135 µm. That Granules can then be poured out without further ado.

Auf die Schicht k wird dann eine aus Wolframkörnern bestehende Schicht 5 geschüttet. Anschliessend wird ein Stempel 6 in den Hohlraum gepresst, so dass die Schichten k und 5 mit einem Druck von 10.000 kg/cm² komprimiert werden. Die Materialmengen der Schichten k und 5 sind derart gewählt, dass nach dem Pressvorgang die Molybdänkappe 1 gerade ausgefüllt ist. Die Schichten werden dann gegebenenfalls mit einer Osmiumschicht 11 überzogen und auf t55O° C gesintert, welche Temperatur gerade unterhalb der Schmelztemperatur von 16OO° C des Aluminats liegt. Die Kappe 1 wird anschliessend auf einerA layer 5 consisting of tungsten grains is then poured onto the layer k. A stamp 6 is then pressed into the cavity so that the layers k and 5 are compressed with a pressure of 10,000 kg / cm ^2. The amounts of material of the layers k and 5 are selected such that the molybdenum cap 1 is just filled after the pressing process. The layers are then optionally coated with an osmium layer 11 and sintered to 550 ° C., which temperature is just below the melting temperature of 160 ° C. of the aluminate. The cap 1 is then on a

109847/1062109847/1062

2054B982054B98

PHN. 4427.PHN. 4427.

Buchse 8 (Fig. 2) festgeschweisst, wobei Aufhängestreifen 7 zwischen der Kappe 1 und der Buchse 8 angebracht und festgeschweisst werden. Dann wird der Glühfaden 9 mit Isoliermaterial 10 in der Buchse 8 angebracht und kann die Kathode in die Röhre eingebaut werden.Socket 8 (Fig. 2) welded in place, with suspension strips 7 attached and welded between the cap 1 and the socket 8 will. Then the filament 9 is attached with insulating material 10 in the socket 8 and can be the cathode be built into the tube.

Die Körner für die Schicht 4 werden durch Mischung von z.B. 20 - 80 Gew.$ feinen Wolframpulvers mit pulverförmigera gleichzeitig niedergeschlagenem Bariumcarbonat, Calciumcarbonat und Aluminiumoxyd in einem Molverhältnis 5 : 3 s 2 erhalten. Das Gemisch wird zu einem Block komprimiert, gesintert und gemahlen, wonach die Körner mit Abmessungen zwischen 36uund 135 /um ausgesiebt werden.The grains for layer 4 are made by mixing, for example, 20-80% by weight of fine tungsten powder with powdery powder simultaneously deposited barium carbonate, calcium carbonate and aluminum oxide in a molar ratio of 5: 3 s 2 obtain. The mixture is compressed into a block, sintered and ground, after which the grains with dimensions between 36u and 135 / um are screened out.

Ferner werden aus dem erwähnten Gemisch von Wolfram und der Barium-Calcium-Aluminiumverbindung bestehende Körner hergestellt, denen aber z.B. 3 Gew.% eines reduzierbaren Stoffes, z.B. Kohlenstoff, Thorium, Titan oder Zirkon zugesetzt wird. Diese Körner geben Barium in verhältnismässig kurzer Zeit ab. Die beiden vorerwähnten Aluminate enthaltenden Kornarten werden z.B. in einem Verhältnis J : 1 gemischt und in Form der Schicht 4 in die Kappe 1 geschüttet. Nachher werden die das Reduktionsmittel enthaltenden Körner schnell Barium abgeben, wodurch Restgade und in der Röhre ausgelöste Gase unschädlich gemacht werden. Die übrigen lediglich Wolfram und Barium-Calcium-Aluminat enthaltenden Körner geben viel langsamer Barium ab und bestimmen die Lebensdauer der Kathode.Furthermore, the above-mentioned mixture of tungsten and the barium-calcium-aluminum compound becomes grains produced, but for example 3 wt.% of a reducible Substance, e.g. carbon, thorium, titanium or zirconium is added. These grains give barium in proportion a short time. The two types of grains containing aluminates mentioned above are mixed, for example, in a ratio of J: 1 and poured into the cap 1 in the form of layer 4. After that, the grains containing the reducing agent become quick Release barium, which renders residual gas and gases released in the tube harmless. The rest just tungsten and grains containing barium calcium aluminate release barium much more slowly and determine the life of the cathode.

Wenn die Schicht 5 zu einer Dichte von 75 # komprimiert wird, stellt sich heraus, dass sie bei der SinterungWhen layer 5 compresses to a density of 75 # it turns out that they are when sintered

109847/1062109847/1062

PHN.PHN.

und im Betrieb nahezu nicht schrumpft, so dass sie in der Kappe 1 dauernd fixiert ist. Durch das erwähnte Verfahren können Kathoden nach Fig. 2 billig hergestellt und in Röhren verwendet werden, in denen eine verhältnismässig grosse Menge an Restgasen und frei werdenden Gasen vorhanden ist, wie z.B. in Elektronenstrahlröhren, Wanderwellenröhren, Magnetronröhren und Bildverstärkerröhren.and almost does not shrink during operation, so that it is permanently fixed in the cap 1. By the above-mentioned method, cathodes according to FIG. 2 can be manufactured cheaply and used in tubes in which a relatively large amount of residual gases and gases released are present, such as, for example, in cathode ray tubes, traveling wave tubes, magnetron tubes and image intensifier tubes.

4fc Obwohl nur eine einzige Ausführungsform beschrieben worden ist, kann die Erfindung auch bei anders gestalteten Kathoden angewandt werden, wobei aber im allgemeinen die Herstellung verwickelter und somit kostspieliger wird. 4 fc Although only a single execution has been described form, the invention can also be applied to other shaped cathode, but which is generally the production complicated and therefore more expensive.

109847/1062109847/1062

Claims

205Λ698 _PHN. ₄₄₂₇,205Λ698 _PHN . ₄₄₂₇ ,

- 7 ""
PATENT CLAIMS.

[1f method for manufacturing a supply cathode, in which several sintered layers consisting of small particles in one. Containers are pressed against each other, thereby characterized in that the starting materials for at least two layers to be attached to one another in the form of grains poured on top of each other and pressed together into the container and then sintered.

2. The method according to claim 1, characterized in that

that an anti-osmium layer is applied to the compressed layers before the layers are sintered. ·

3. Cathode produced by the method according to claim 1 or 2, characterized in that one layer is attached, which consists of a mixture of grains from VoIfram and barium compounds and grains from the substances mentioned with the addition of a reducing substance such as carbon, thorium, titanium or zirconium, and on which a Layer of grains of pure tungsten is located, which on the other hand is covered with an osmium layer.

k. Cathode according to claim 3, characterized in that the molybdenum cap into which the grain layers are pressed is welded onto a molybdenum bushing, while suspension links are welded between the cap and the bushing.

109847/1062109847/1062

Blank page