DE2244241C3

DE2244241C3 - Verfahren zum Herstellen gasundurchlässiger Röhrenbauteile aus Graphitkörpern

Info

Publication number: DE2244241C3
Application number: DE19722244241
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr.phil.nat; Hoffmann Horst; 8000 München Katz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1972-09-08
Publication date: 1977-07-28

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen gasundurchlässiger, mit für thermische Beanspruchungen geeigneten Metallüberzügen versehener, im wesentlichen aus gasdurchlässigem Graphit bestehender, die Röhrenwand elektrischer Entladungsgefäße oder Elemente der Röhrenwand bildender Röhrenbauteile, bei dem der Graphitkörper zunächst mit einem Rheniumüberzug als Zwischenschicht und darauf mit einem festhaftenden Metallüberzug versehen wird.

Es ist bereits bekannt, auf Rheniumüberzüge mittels des Flamm- oder Plasmaspritzens bestimmte Metalle aufzutragen (man vergl. die US-PS 30 24 522) oder auf einem Rheniumüberzug elektrolytisch Kupfer oder Silber abzuschneiden (man vergl. die DT-OS 16 14 680), wobei aber hier lediglich pyrolytischer Graphit zur Verwendung gelangt, oder aber Edelmetalle auf eine andersartige metallische Zwischenschicht aufzubringen (man vergl. die CH-PS 4 90 517).

Graphit, insbesondere in der Form von Elektrographitformkörpern hat seit langem aufgrund seiner guten chemischen, elektrischen, mechanischen, aber auch Hochtemperatureigenschaften Eingang in die Röhrentechnologie gefunden, wobei vor allem die gute Wärmeleitfähigkeit des pyrolytischen Graphits ausgenutzt wird.

So ist es z. B. aus der DT-OS 16 14 679 bzw. aus der bereits erwähnten DT-OS 16 14 680 bekannt, z. B. für einen Auffänger Scheiben aus pyrolytischem Graphit zusammenzufügen, der dann zur Erhöhung der elektrischen Oberflächenleitfähigkeit noch mit einem dichten und somit gut leitenden Metallüberzug, beispielsweise Rhenium, versehen ist und der zur weiteren Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit noch mit einer weiteren elektrolytisch abgeschiedenen Metallschicht aus z. B. Kupfer, bedeckt wird. Die derart aufgebrachten Metallschichten sind zwar dicht, jedoch kann bei ihnen eine Vakuumdichtigkeit erst dann erreicht werden, wenn der pyrolytische Graphit selbst vakuumdicht ist. Da pyrolytische Körper aber nicht in jeder beliebigen Dimension hergestellt werden können und somit eine weitgehende Einschränkung in der Verwendungsmöglichkeit von Graphit vorliegt, würde es einen großen Fortschritt bedeuten, wenn die hervorragenden Eigenschaften auch von gewöhnlichem Graphit ausgenutzt werden könnten; wobei der Anwendungsbereich ganz besonders interessant wird, wenn Graphit auch als vakuumdichte Hülle zu verwenden ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, ein Verfahren zu entwickeln, nachdem durch Vorbehandlung (Vorpräparierung) metallüberzogene Graphitkörper hergestellt werden können, die neben ihrer temperaturbeständigen Eigenschaften in

ίο Verbindung mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit sich völlig gasundurchlässig verhalten, so daß sie unter anderem auch als Gefäßwandung für Vakuumgefäße Anwendung finden können.

Erreicht wird dies bei einem im ersten Absatz beschrieben Verfahren nach der Erfindung dadurch, daß der Metallüberzug aus reinen Metallen wie Cu, Ag, Au oder aus Legierungen dieser Metalle aufgeschmolzen wird.

Dabei ist der Graphitkörper zuvor in an sich bekannter Weise mit einem Rheniumüberzug als Zwischenschicht versehen worden. Diese Metallschicht reagiert bis zu Temperaturen von ca. 2000⁰C nicht mit dem Graphitkörper, so daß Metalle mit einem Schmelzpunkt unter 2000°C aufgeschmolzen werden können, und sie wird von anderen Metallen benetzt.

Voruntersuchungen haben ergeben, daß zwar der Benetzungswinkel auch durch Bildung von Karbiden, Suiziden, Boriden usw. gegenüber der reinen Graphitoberfläche bis zu Werten von <90° vermindert werden kann, daß aber diese Zwischenschichten die unangenehme Eigenschaft haben, daß sie bereits bei mäßiger Temperaturbeanspruchungen in die Graphitunterlage eindiffundieren. Als Folge hierfür werden dann Undichtigkeiten und Abplatzerscheinungen des ursprünglich gut haftenden Metallüberzuges festgestellt. Hinzu kommt, daß auf Graphitkörpern elektrolytisch aufgebrachte Metallüberzüge, als die gebräuchlichste Methode, infolge der dabei sich ausbildenden mehr oder weniger stark porigen Struktur keine für Wandungen von Vakuumgefäßen ausreichende Gasundurchlässigkeit besitzen. Erst durch das Aufschmelzen des betreffenden Metalles, wie Kupfer, Silber, Gold oder dergleichen oder auch deren Legierungen auf eine durch Rhenium präparierte Graphitunterlage wird erreicht, daß das betreffende Metall beim Fließen an der Oberfläche aufgrund eines Benetzungswinkels von nahezu 0° alle Unebenheiten mit Sicherheit ausfüllt und dabei in größerer Schichtstärke aufgeschmolzen werden kann.

Vorteilhaft bei dem beschriebenen Verfahren ist die Tatsache, daß

1. keine unerwünschte und schlecht zu entfernende galvanische Badreste entstehen und außerdem Poren, wie sie bei galvanischen Behandlungen stets auftreten, mit Sicherheit vermieden werden;

2. kein Wegdiffundieren der Zwischenschicht bzw. keine Anreicherung von Kohlenstoff erfolgen kann, weil Rhenium keine Karbide bildet und

3. der Benetzungswinkel durch die Rheniumauflage nahezu bei 0° liegt, so daß die gasundurchlässige Metallschichten bildenden Metalle etwa in beliebiger Schichtstärke aufgeschmolzen werden können.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen gasundurchlässiger, mit für thermische Beanspruchungen geeigneten Metallüberzügen versehener, im wesentlichen aus gasdurchlässigem Graphit bestehender, die Röhrenwand elektrischer Entladungsgefäße oder Elemente der Röhrenwand bildender Röhrenbauteile, bei dem der Graphitkörper zunächst mit einem Rheniumüberzug als Zwischenschicht und darauf mit einem festhaftenden Metallüberzug versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallüberzug aus reinen Metallen wie Cu, Ag, Au oder aus Legierungen dieser Metalle aufgeschmolzen wird.