DE2316565A1

DE2316565A1 - METHOD OF MANUFACTURING DARK HEATERS

Info

Publication number: DE2316565A1
Application number: DE2316565A
Authority: DE
Inventors: John Richard Hale
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1972-04-07
Filing date: 1973-04-03
Publication date: 1973-10-18
Also published as: US3852105A; JPS5331591B2; DE2316565B2; CA1014805A; JPS4917960A; GB1418196A; FR2179251B1; FR2179251A1; NL7304824A

Description

Dipl.-lng. H. Sauerland · Dr.-Ing. R. König ■ Dipl.-lng. K. Bergen Patentanwälte - 4dod Düsseldorf 30 · " Cecilienallee 7S · Telefon -433732Dipl.-Ing. H. Sauerland · Dr.-Ing. R. König ■ Dipl.-Ing. K. Bergen Patent Attorneys - 4dod Düsseldorf 30 · "Cecilienallee 7S · Telephone -433732

2. April 1973 28 458 BApril 2, 1973 28 458 B

RCA Corporation, 30, Rockefeiler Plaza? 3 1 6 5 6 5RCA Corporation, 30, Rockefeiler Plaza? 3 1 6 5 6 5

New York, N.Y. 10020 (V.St.A.) New York , NY 10020 (V.St.A.)

"Verfahren zum Herstellen von Dunkelheizern""Process for producing dark heaters"

Die Erfindung bezieht sich auf Entladungsröhren, insbesondere auf ein Verfahren zum Herstellen dunkler, isolierter Heizer für derartige Röhren.The invention relates to discharge tubes, in particular to a method of making dark, insulated heaters for such tubes.

Bei verschiedenen Elektronenröhren'mit indirekt geheizten Kathoden werden sogenannte Dunkelheizer verwendet, um die Kathode auf die für die Elektronenemission erforderliche Temperatur zu bringen. Derartige Heizer bestehen aus einem Kerndraht aus hitzebeständigem Metall, wie Wolfram, einem ersten Drahtüberzug aus einem isolierenden Material, wie Aluminiumoxid, und einem äußeren, dunklen Überzug, beispielsweise einer Teilchenmischung aus Wolfram und Aluminiumoxid. Ein Zweck des ersten Überzuges besteht darin, eine Isolierung zwischen dem Heizerdraht und der Kathode zu schaffen, während der Außenüberzug vorgesehen ist, um das Wärmestrahlungsvermögen des Heizers zu erhöhen, wodurch die Temperatur erniedrigt wird, bei der der Heizer betrieben werden muß, um die Kathode auf ihre Betriebstemperatur zu heizen.With various electron tubes with indirectly heated Cathodes are so-called dark heaters used to set the cathode to the point required for electron emission Bring temperature. Such heaters consist of a core wire made of heat-resistant metal, such as tungsten, a first wire coating of an insulating material such as aluminum oxide and an outer, dark coating, for example a particle mixture of tungsten and aluminum oxide. One purpose of the first coat is to to provide insulation between the heater wire and the cathode while the outer coating is provided to increase the heat radiating ability of the heater, thereby lowering the temperature at which the heater is must be operated to heat the cathode to its operating temperature.

Ein allgemein im Zusammenhang mit der Verwendung isolierter Heizer auftretendes Problem besteht darin, daß bei manchen Elektronenröhren, wie Farbfernseht-Bildröhren, zu häufig Lichtbogenbildungen zwischen dem Heizer und der Röhrenkathode zu Röhrenausfällen führen. Man nimmt an,A common problem associated with the use of insulated heaters is that when some electronic tubes, such as color television picture tubes often arcing between the heater and the tubular cathode lead to tube failures. One assumes

^fU 309642/0921 ^fU 309642/0921

231S565231S565

daß der Grund für eine derartige Lichtbogenbildung darin zu suchen ist, daß besonders hohe Potentialgradienten häufig dort existieren, wo die aus Teilchen zusammengesetzte und relativ rauhe Isolierschicht des Heizers eine verhältnismäßig schmalflächige oder Spitzenberührung mit der Kathode hat. Solche ,hohen Potentialgradienten führen zum Zusammenbruch der Heizerisolierung und zur Lichtbogenbildung zwischen dem Heizer und der Kathode. Da der äußere Überzug eines Dunkelheizers ein Isolator ist - die Wolframteilchen sind diespers in Aluminiumoxidteilchen verteilt -, taucht dieses Problem der Lichtbogenbildung bei Röhren auf, die Dunkelheizer der beschriebenen Art aufweisen.that the reason for such arcing is therein what is to be looked for is that particularly high potential gradients often exist where the one composed of particles and relatively rough insulating layer of the heater with a relatively narrow area or tip contact the cathode has. Such high potential gradients lead to the breakdown of the heater insulation and the formation of arcing between the heater and the cathode. Since the outer coating of a dark heater is an insulator - the Tungsten particles are dispersed in alumina particles - this arcing problem arises in tubes that have dark heaters of the type described.

Es ist nachgewiesen worden, daß die Verwendung eines äußeren Heizerüberzuges aus leitendem Material, z.B. Wolfram, die lichtbogenbildung erheblich reduziert, unabhängig von der Art des Kontaktes' zwischen dem äußeren Heizerüberzug und der Kathode. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der leitende Überzug und die Kathode dasselbe Potential besitzen, so daß zwischen ihnen kein Potentialgradient besteht. Obwohl zwischen dem äußeren Überzug und dem Kerndraht des Heizers eine Potentialdifferenz besteht, führt die erste Schicht aus isolierendem Material zu einem durchweg gleichförmigen Abstand zwischen Überzug und Kerndraht, wodurch das Entstehen ungleichmäßiger und extrem hoher Potentialgradienten vermieden wird.It has been shown that the use of an outer heater coating of conductive material, e.g., tungsten, Significantly reduces arcing regardless of the type of contact between the outer heater coating and the cathode. This is because the conductive coating and the cathode have the same potential so that there is no potential gradient between them consists. Although there is a potential difference between the outer coating and the core wire of the heater, leads the first layer of insulating material to a consistently uniform distance between the coating and the core wire, whereby the emergence of uneven and extremely high potential gradients is avoided.

Obgleich die Verwendung isolierter Heizer mit einem .äußeren Überzug aus Wolfram bereits im Rahmen des US-Patentes 3 195 004 vorgeschlagen wurde, hat sich die Verwendung derartiger Heizer im allgemeinen als nicht besonders praktisch erwiesen. Ein Grund dafür ist darin zu sehen, daß sich mit der vorgenommenen Erhöhung des Anteils an Wolfram in dem äußeren Überzug der Betrag der Stromleckverluste zwischen dem Heizer und der Kathode vergrößerte.Although the use of insulated heaters with an Coating made of tungsten has already been proposed in the context of US Pat. No. 3,195,004, the use has proven such heater is generally not particularly practical proven. One reason for this is to be seen in the fact that, with the increase in the proportion of tungsten in the outer coating increased the amount of current leakage between the heater and the cathode.

309842/0021309842/0021

Dies ist durchweg unerwünscht, und man hat daher bisher das Verhältnis von Wolfram zu Aluminiumoxid im äußeren Überzug nach oben hin begrenzt, z.B. auf ungefähr 40%.This is entirely undesirable, and so the ratio of tungsten to aluminum oxide has hitherto been in the exterior Coating limited to the top, e.g. to about 40%.

Ein bekanntes Verfahren zum Anbringen verschiedener Überzüge an Heizeinrichtungen ist das sogenannte Tauchüberziehen. Bei diesem Verfahren wird der zu beschichtende Heizer in ein aus einer Suspension tder auf den Heizer aufzubringenden Teilchen bestehendes Bad getaucht und aus diesem wieder herausgezogen. Beim Herausziehen des Heizers bleiben an ihm im Bad suspendierte Teilchen hängen. Wenn der Heizer die Form eines durchgehenden Drahtes besitzt, der durch das Bad gezogen wird, nennt man dieses Verfahren "drag coating". Die Dicke des Überzugs ist eine Funktion des spezifischen Gewichts und der Viskosität des Bades.A known method of applying various coatings so-called dip coating is used on heating devices. In this process, the Heater in a suspension tder to be applied to the heater Particles of existing bath are immersed and withdrawn from it again. When pulling out the heater particles suspended in the bathroom stick to it. If the heater is in the form of a continuous wire, that is drawn through the bath is called this process "drag coating". The thickness of the coating is a function the specific weight and viscosity of the bath.

Wie bereits erwähnt, hatte bisher die Verwendung von Dunkelheizern mit einem äußeren Überzug, der einen relativ hohen Prozentsatz an Wolfram aufwies, -den Nachteil, daß die mit derartigen Heizern ausgerüsteten Röhren im allgemeinen unannehmbar hohe Leckverluste zwischen Heizer und Kathode besaßen. Der Grund für derartige Verluste ist darin zu sehen, daß Wolframteilchen des äußeren Überzugs irgendwie in die Unterschicht aus Aluminiumoxid dringen und Leckwege für den Strom in der Unterschicht bilden» Je höher der prozentuale Anteil an Wolfram im äußeren Überzug ist, umso größer ist die Wolframmenge, die in die Unterschicht dringt.As previously mentioned, previously had the use of dark heaters with an outer coating which had a relatively high percentage of tungsten, the disadvantage that the with Tubes equipped with such heaters generally have unacceptably high leakage losses between the heater and the cathode possessed. The reason for such losses is to be seen in the fact that tungsten particles form the outer coating somehow penetrate the underlayer of aluminum oxide and form leakage paths for the current in the underlayer »The higher the percentage of tungsten in the outer coating, the greater the amount of tungsten that penetrates into the underlayer.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eingangs genannter Heizer vorzuschlagen, durch das sowohl das Auftreten von Leckströmen vermieden als auch eine Lichtbogenbildung zwischen Heizer und Kathode verhindert wird. Die erfindungsgemäße LösungThe object of the present invention is to propose a method for producing the heaters mentioned at the beginning, which avoids both the occurrence of leakage currents and arcing between the heater and Cathode is prevented. The solution according to the invention

309842/Q921309842 / Q921

dieser Aufgabe basiert auf der Auffindung eines Hauptgrundes für das Eindringen des Wo Iframs. Während des bekannten Tauchvorganges tritt ein relativ schnelles Absetzen der Wolframteilchen hoher Dichte innerhalb des Bades ein, was dazu führt, daß das Verhältnis .von Wolf- ■ ram zu Trägerflüssigkeit nahe der Badoberfläche schnell abnimmt. Während dieses Verhältnis mehr und mehr abnimmt, steigt die Leichtflüssigkeit des Bades nahe der Badoberfläche bis zu einem Punkt, an dem die Viskosität des Bades so niedrig ist, daß es die Aluminiumoxidschicht leicht durchdringt. Mit der Badflüssigkeit werden Wolframteilchen in die aus Aluminiumoxid bestehende Unterschicht getragen, was zu den bereits erwähnten Voraussetzungen für Leckströme in mit derartigen Heizern ausgerüsteten Röhren führt. Bisher wurden die mit dem Eindringen der Badflüssigkeit in die Aluminiumoxid-Unterschicht verbundenen nachteiligen Effekte dadurch auf das bisher mögliche Minimum reduziert, daß der Wolframanteil im Bad erheblich eingeschränkt wurde. Dennoch waren selbst in Bädern mit geringem Wolframanteil behandelte Dunkelheizer für viele Anwendungszwecke ungenügend; so kamen sie Z₀B₀ bei gewissen Röhrentypen, bei denen zwischen dem Heizer und der Kathode eine hohe Spannung angelegt ist, wie Farbröhren in Fernsehempfängern, nicht in dem.Maße zum Einsatz, als es eigentlich wünschenswert ist.this task is based on finding a primary cause for the Wo Ifram's intrusion. During the known immersion process, the high-density tungsten particles settle relatively quickly within the bath, which means that the ratio of tungsten to carrier liquid decreases rapidly near the bath surface. As this ratio decreases more and more, the light liquid of the bath rises near the bath surface to a point at which the viscosity of the bath is so low that it easily penetrates the aluminum oxide layer. With the bath liquid, tungsten particles are carried into the sub-layer consisting of aluminum oxide, which leads to the already mentioned requirements for leakage currents in tubes equipped with such heaters. So far, the disadvantageous effects associated with the penetration of the bath liquid into the aluminum oxide sub-layer have been reduced to the minimum possible hitherto by the fact that the proportion of tungsten in the bath has been considerably restricted. Even so, dark heaters treated in baths with a low proportion of tungsten were inadequate for many purposes; so they came Z ₀ B ₀ in certain types of tube in which a high voltage is applied between the heater and the cathode, such as color tubes in television receivers, not in dem.Maße used than is actually desirable.

Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht in der Verwendung eines Bades, dessen Viskosität im Bereich der Badoberfläche während einer hinreichend langen, den Tauchvorgang gestattenden Zeit hoch ist und bleibt. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß ein rheologisch stabiles Bad verwendet wird, d.h. ein Bad, in dem die Absetzgeschwindigkeit der Teilchen so langsam ist, daß an der Oberfläche eine hohe Viskosität aufrechterhalten wird. Obgleich es theoretisch lediglich erforderlich ist, daß das Bad nur während der Zeit Theologisch stabilThe object on which the invention is based is achieved in the use of a bath, its viscosity is high in the area of the bath surface for a sufficiently long time permitting the immersion process, and remain. In other words, it means that a rheological a stable bath is used, i.e. a bath in which the sedimentation rate of the particles is so slow that that a high viscosity is maintained at the surface. Although it is theoretically only necessary is that the bath is stable only during the time theologically

3098 42/09213098 42/0921

ist, in der ein Heizer hineingetaucht und wieder herausgezogen wird, wird es aus praktischen Gründen vorgezogen, das Bad so stabil zu machen, daß es eine wiederholte Benutzung während mehrerer Stunden zuläßt, ohne daß dazu beispielsweise anhaltendes Rühren und Wiederaufbereiten erforderlich ist.in which a heater is plunged in and pulled out, it is preferred for practical reasons to make the bath so stable that it allows repeated use for several hours without this for example, sustained stirring and reprocessing is required.

Um ein derartiges für die Praxis geeignetes, rheologisch stabiles Bad zu erhalten, ist es weiterhin erforderlich, einen hohen Dxspersionsgrad für die Teilchen im Bad sicherzustellen, d.h. für eine vollständige Trennung der Teilchen voneinander und eine vollständige Benetzung jedes Teilchens durch die Flüssigkeit zu ermöglichen.In order to obtain such a rheologically stable bath that is suitable for practical use, it is also necessary to to ensure a high degree of dispersion for the particles in the bath, i.e. for a complete separation of the particles from each other and allow complete wetting of each particle by the liquid.

Nachfolgend werden verschiedene für eine vollständige Teilchendispersion wichtige Faktoren in einem lediglich Wolframteilchen ohne Aluminiumoxid enthaltenden Überzugsbad erörtert.The following are various for complete particle dispersion important factors in a coating bath containing only tungsten particles without alumina discussed.

Obwohl es möglich ist, im Handel unterschiedlich feines Wolframpulver zu erhalten, nehmen die Kosten dafür mit geringer werdenden Teilchengrößen und Teilchengrößenbereichen schnell zu. Es ist daher wünschenswert, für das Überzugsbad Wolframmaterial mit relativ großen Teilchen zu verwenden. Andererseits sind kleine Teilchengrößen erwünscht, um eine gute Kontrolle über die Dicke des auf dem Heizer anzubringenden Überzugs zu haben und gute Gleichförmigkeit der dünnen Wolframüberzüge zu erhalten. Optimal und zufriedenstellend ist die Verwendung kommerziell erhältlichen Wolframpulvers mit Teilchengrößen im Bereich von 0,5 bis 10 Mikron, wobei die durchschnittliche Teilchengröße etwa 2 Mikron .beträgt.Although it is possible to get tungsten powder of different finishes commercially, the costs are incurred decreasing particle sizes and particle size ranges increase rapidly. It is therefore desirable for the Plating bath to use tungsten material with relatively large particles. On the other hand, there are small particle sizes desirable to have good control over the thickness of the coating to be applied to the heater and good Maintain uniformity of the thin tungsten coatings. Optimal and satisfactory use is commercial available tungsten powder with particle sizes ranging from 0.5 to 10 microns, the average particle size being about 2 microns.

Im Zusammenhang mit der Diskussion der Teilchengröße muß erwähnt werden, daß mit diesem ausgesuchten GrößenbereichIn connection with the discussion of the particle size, it must be mentioned that with this selected size range

309842/0921309842/0921

nicht erwartet werden kann, daß stabile, solartige Suspensionen erhalten werden können. Echte Sole oder kolloidale Lösungen enthalten Teilchen, deren Größe im allgemeinen 0,2 Mikron nicht übersteigt. Abgesehen von den verhältnismäßig hohen Kosten, die mit der Verwendung von Wolframteilchen derart geringer Größe zur Herstellung eines kolloidalen Bades verbunden wären, wurden darüber hinaus die Eigenschaften eines mit einem derartigen Bad hergestellten Überzugs in der Praxis wenig sinnvoll sein, da das Eintauchen zu einem minimalen Wolframüberzug auf dem Heizer führen würde. Trotz der verwendeten relativ großen Wolframteilchen hat es sich jedoch herausgestellt, daß bei vollständiger Dispersion der Wolframteilchen rheologisch stabile Bäder mit guten Überzugseigenschaften bereitet werden können.it cannot be expected that stable, solar-like suspensions can be obtained. Real brines or colloidal solutions contain particles, their size in general Does not exceed 0.2 microns. Apart from the relatively high cost associated with the use of tungsten particles Such a small size would be connected to the production of a colloidal bath, in addition, the Properties of one produced with such a bath Coating make little sense in practice, as the immersion results in a minimal tungsten coating on the heater would lead. However, despite the relatively large tungsten particles used, it has been found that at complete dispersion of the tungsten particles prepares rheologically stable baths with good coating properties can be.

Hinsichtlich des Erreichens des gewünschten Dispersionsgrades ist auszuführen, daß kommerziell erhältliche Wolframpulver im allgemeinen relativ große Agglomerate oder dicht gepackte Klumpen aus Wolframteilchen aufweisen. Bisher bestand eine Möglichkeit, die Agglomerate im Wolframpulver zu entfernen, beispielsweise für die Herstellung von Dunkelheizern, deren äußere Überzüge aus mit Wolframteilchen vermischtem Aluminiumoxid bestanden, darin, das Wolframpulver trocken oder naß in einer Mühle od.dgl. umzuwälzen, ohne daß außer dem Wolfram selbst Mahleinrichtungen vorgesehen waren. Um ein hinreichend stabiles Bad zu erhalten, ist das vollständige Entfernen der Agglomerate im Wolframpulver erforderlich, wobei sich herausgestellt hat, daß das bisherige Umwälzverfahren unzureichend ist.In order to achieve the desired degree of dispersion, it should be noted that commercially available tungsten powder generally have relatively large agglomerates or tightly packed clumps of tungsten particles. Until now there was a possibility of removing the agglomerates in the tungsten powder, for example for production of dark heaters, the outer coatings of which consisted of aluminum oxide mixed with tungsten particles, in that Tungsten powder dry or wet in a mill or the like. to circulate, without any grinding devices other than the tungsten itself were intended. In order to obtain a sufficiently stable bath, the agglomerates must be completely removed required in the tungsten powder, it has been found that the previous circulation method is inadequate.

Um das Wolframpulver in der gewünschten Weise von Agglomeraten zu befreien, muß eine relativ große Scherkraft auf die einzelnen Wolframteilchen einwirken. So kann beispielsweise mittels geeigneter mechanischer Vorrichtungen von außen eine Erschütterung entsprechender Stärke er-To make the tungsten powder in the desired way of agglomerates To free them, a relatively large shear force must act on the individual tungsten particles. For example Suitable mechanical devices can be used to generate a shock of the appropriate strength from the outside.

309842/0921309842/0921

reicht werden. Derartige Mühlen sind im Handel erhältlich. Während der Dispersion treten jedoch Material- und Lösungsmittel-Verluste auf. Eine Alternative bildet die Ultraschall-Vibration des Bades. Dies erfordert jedoch ein relativ aufwendiges und teures System und kann zu Zersetzungen der Trägerflüssigkeit führen.be enough. Such mills are commercially available. During the dispersion, however, material and Solvent losses. An alternative is the ultrasonic vibration of the bath. However, this requires a relatively complex and expensive system and can lead to decomposition of the carrier liquid.

Die wohl einfachste und rationellste - Möglichkeit zum Entfernen von Agglomeraten besteht in einem Mahlverfahren, bei dem ein Mahlgefäß aus Aluminium hoher Dichte und Mahlkörper aus Wolframkarbid verwendet werden, die vorzugsweise die Form endseitig abgerundeter Zylinder mit einer Länge von ungefähr 5 mm besitzen. Dieses Verfahren ist deshalb besonders geeignet, weil es weder zu einer Zersetzung der Trägerflüssigkeit noch zu einer nachteiligen Kontaminierung des Bades führt, da sich sowohl das Material des Gefäßes als auch das der Mahlkörper mit den Heizermaterialien verträgt.Probably the easiest and most rational - possibility to remove of agglomerates consists in a grinding process in which a grinding vessel made of high density aluminum and Grinding media made of tungsten carbide are used, which preferably have the shape of rounded cylinders at the end have a length of about 5 mm. This method is particularly suitable because there is neither a decomposition of the carrier liquid nor a disadvantageous one Contamination of the bath leads, as both the material of the vessel and that of the grinding media with the Tolerates heater materials.

Die erforderliche Walkzeit, innerhalb der für ein bestimmtes Bad völlige Dispersion der Wolframteilchen erreicht wird, kann auf verschiedene Weise bestimmt werden.The required fulling time within which complete dispersion of the tungsten particles is achieved for a specific bath can be determined in several ways.

So ist z.B. bis zur völligen Dispersion der WQlframteilchen das beispielsweise mit einem Hydrometer gemessene, scheinbare spezifische Gewicht des Bades geringer als das tatsächliche spezifische Gewicht des gesamten Bades, das durch das Verhältnis des Gewichtes des gesamten Bades zum Badvolumen bestimmt ist. Der Grund dafür ist die Tatsache, daß die noch unvollständig getrennten Agglomerate sich sehr schnell am Boden des Bades absetzen und keinen Auftrieb für das Hydrometer liefern. Sobald jedoch vollständige Dispersionsbedingungen vorliegen, kommt das scheinbare spezifische Gewicht dem tatsächlichen sehr nahe und entspricht diesem sogar in vielen Fällen.This is the case, for example, until the WQlframpartchen are completely dispersed the apparent specific weight of the bath measured with a hydrometer, for example, is lower than the actual one specific weight of the entire bath, which is determined by the ratio of the weight of the entire bath is intended for the bath volume. The reason for this is the fact that the agglomerates are still incompletely separated settle very quickly at the bottom of the bath and do not provide any buoyancy for the hydrometer. However, once complete Dispersion conditions exist, the apparent specific gravity is very close to the actual one close and even corresponds to this in many cases.

309842/0921309842/0921

231R565231R565

Die Stabilität der erhaltenen Suspension kann in einfacher Weise durch das in Abhängigkeit von der Zeit sich ändernde scheinbare spezifische Gewicht definiert werden. Bei einem aus 40 Gew.-% Wolfram und 60 Gew.-% Trägerflüssigkeit - diese .enthält 1,68% einer zu 30 Gew.-% durch Alkohol benetzten Nitrozellulose mit einer Viskosität, der eine Ausflußzeit von 1000 Sekunden entspricht, und 98,5% Butylacetat - bestehenden Bad beträgt die Änderung im scheinbaren spezifischen Gewicht der Suspension durch das Absetzen von Wolframpartikeln nach 6-stündiger Bearbeitung in einer Kugelmühle über einen Zeitraum von 8 Stunden nur ungefähr 2%, Für die Praxis reicht bei einer normalen Fließbandproduktion von Heizern ein als.rheologisch stabil zu bezeichnende. Bad, das .sein scheinbares spezifisches Gewicht in 8 Stunden um weniger als 5% ändert.The stability of the suspension obtained can be defined in a simple manner by the apparent specific gravity, which changes as a function of time. In the case of a 40% by weight tungsten and 60% by weight carrier liquid - this contains 1.68% of a 30% by weight alcohol-wetted nitrocellulose with a viscosity corresponding to an outflow time of 1000 seconds, and 98, 5% butyl acetate - in an existing bath, the change in the apparent specific gravity of the suspension due to the settling of tungsten particles after 6 hours of processing in a ball mill over a period of 8 hours is only about 2% to be described as rheologically stable. Bath that changes its apparent specific gravity by less than 5% in 8 hours.

Die Anwendung eines derartigen Bades ist dann besonders vorteilhaft, wenn das Eintauchen automatisch erfolgt, da •dann das Bad so stabil ist, daß es kaum einer Wartung bedarf, z.B. durch Umrühren während seiner nutzbaren Lebensdauer. Die "Lebensdauer" des Bades ist im allgemeinen durch den Verdunstungsanteil der flüssigen Phase bestimmt, der die Überzugseigenschaften des Bades ändert. Das zuvor erwähnte Bad besitzt eine Lebensdauer von ungefähr 8 Stunden. Ein Eindringen von Wolfram in die Aluminiumoxid-Unterschicht wird auf alle Fälle solange verhindert wie das Eintauchen während des Zeitraums erfolgt, in dem das scheinbare spezifische Gewicht des Bades noch groß ist, z.B. innerhalb der 5%-Grenze des tatsächlichen spezifischen Gewichtes.The use of such a bath is particularly advantageous when the immersion takes place automatically because • then the bath is so stable that it hardly needs any maintenance, e.g. by stirring during its useful life. The "service life" of the bath is generally determined by the amount of evaporation in the liquid phase, which changes the coating properties of the bath. That before The mentioned bath has a lifespan of approximately 8 hours. Penetration of tungsten into the alumina underlayer is in any case prevented as long as the immersion takes place during the period in which the apparent specific weight of the bath is still great is, e.g. within the 5% limit of the actual specific Weight.

Eine weitere Methode zur Feststellung der vollständigen Dispersion besteht darin, daß die Viskosität des Bades während seiner Behandlung in der Mühle überwacht wird. Maximale Dispersion der Teilchen stimmt mit maximalerAnother method of finding the full Dispersion consists in that the viscosity of the bath is monitored during his treatment in the mill. Maximum dispersion of the particles agrees with maximum

0 9842/0920 9842/092

-S--S-

Viskosität des Bades überein. Dies folgt daraus, weil maximale Teilchendispersion in der flüssigen Phase zu maximaler Wechselwirkung der Teilchen untereinander führt, d.h. zu maximaler innerer Reibung. Wiederum wird ein Eindringen von Wolfram in die Aluminiumoxid-Unterschicht solange völlig vermieden, als das Eintauchen während einer Zeit passiert, während der die Viskosität des Bades nahe der Oberfläche hoch ist, z.B. innerhalb der 5%-Grenze der maximalen Badviskosität. Mit dem Ausdruck "nahe" der Oberfläche ist eine Tiefe von wenigen hundertstel Millimetern gemeint.Viscosity of the bath. This follows because there is maximum particle dispersion in the liquid phase maximum interaction of the particles with each other, i.e. to maximum internal friction. In turn penetration of tungsten into the aluminum oxide sub-layer is completely avoided as long as the immersion happens during a time when the viscosity of the bath near the surface is high, e.g. within the 5% limit of the maximum bath viscosity. With the term "near" the surface means a depth of a few hundredths of a millimeter.

Der Diversionsgrad kann auch mit Hilfe eines handelsüblichen Feinheitsmessers (z.B. Nipri Type G-1 Meter) bestimmt werden. Maximale Dispersion der Wolframteilchen ist dann erreicht, wenn weiteres Mahlen zu keiner feineren Teilchengröße führt.The degree of diversification can also be determined with the help of a commercially available fineness meter (e.g. Nipri Type G-1 Meter) will. Maximum dispersion of the tungsten particles is achieved if further grinding does not result in a finer particle size leads.

Wie bereits erwähnt, ist die Dicke des durch Tauchen auf einen Heizer aufgebrachten Wolframüberzuges unter anderem eine Funktion der Viskosität und des spezifischen Gewichtes des Bades. Je nach der Ausführung des Heizers sind unterschiedliche Überzugdicken erwünscht, so daß verschiedene Bäder mit unterschiedlichen Viskositäten und spezifischen Gewichten Verwendung finden.As mentioned earlier, the thickness of the tungsten coating applied by dipping on a heater is among other things a function of the viscosity and the specific gravity of the bath. Depending on the design of the heater are different coating thicknesses desired, so that different baths with different viscosities and specific Weights are used.

In einer Gleichung läßt sich die Viskosität einer Suspension von Wolframteilchen, deren Größenbereich eine obere Grenze von 10 Mikron bei einer durchschnittlichen Teilchengröße von 2.0 Mikron besitzt, in einer Trägerflüssigkeit folgendermaßen ausdrücken:The viscosity of a suspension of tungsten particles, the size range of which is an upper one, can be expressed in an equation Limit of 10 microns with an average particle size of 2.0 microns in a carrier liquid express it like this:

η= ηο(1 + 18,2 φ ) Darin bedeuten:η = ηο (1 + 18.2 φ) where:

309842/0921309842/0921

Ύ| Viskosität des Gesamtsystems;. ~f\ ο Viskosität der flüssigen Phase; undΎ | Overall system viscosity; ~ f \ ο viscosity of the liquid phase; and

φ das Verhältnis des Volumens von Wolframmaterial im trockenen Pulverzustand zur Summe des Volumens des trockenen Wolframpulvers plus dem Volumen der flüssigen Phase. φ the ratio of the volume of tungsten material in the dry powder state to the sum of the volume of the dry tungsten powder plus the volume of the liquid phase.

Die vorstehende Gleichung gilt für Wolframteilchen des angegebenen Größenbereichs, und zwar nachdem vollständige Dispersionsbedingungen beispielsweise durch hinreichende Behandlung der Suspension in einer Kugelmühle erreicht sind. Änderungen der Viskosität der flüssigen Phase (^ ο) sowie des Bereichs der Teilchengröße^beeinflussen den Wert der mit dem ^-Faktor, verbundenen Konstante. Dies kann experimentell ermittelt werden. ■The above equation applies to tungsten particles of the specified Size range, namely after complete dispersion conditions, for example by sufficient Treatment of the suspension in a ball mill are achieved. Changes in the viscosity of the liquid phase (^ ο) as well as the range of the particle size ^ affect the value the constant associated with the ^ factor. This can be experimental be determined. ■

Die nachfolgende Tabelle gibt die zu verschiedenen Bädern zum Erreichen verschiedener Dicken von Wolframüberzügen gehörenden Daten an.The following table shows the different baths data pertaining to achieving different thicknesses of tungsten coatings.

Tabel

Badbath Gew.-?6
WolframWt .-? 6
tungsten Trägerflüssig
keitCarrier liquid
speed System-Viskosität (TJ)
(cps)System viscosity (TJ)
(cps) 11 3030th 7070 72,572.5 2 -2 - 4040 6060 82,5"82.5 " 33 5050 5050 95,095.0 4*4 * 6060 4040 120,0120.0

309842/0921309842/0921

2 3 1 B 5 6 52 3 1 B 5 6 5

Tabel

(Fortsetzung)(Continuation) Spez.Gew.Specific weight Überzugsmenge
(Gramm pro Tauch
vorgang)Coating quantity
(Grams per dip
occurrence) Badbath Viskosität der
Trägerflüs si gke it
{y\o) (cps)Viscosity of the
Carrier liquid
{y \ o) (cps) 122122 2,5 x 10~³ 2.5x10 ~ ³ 11 55,055.0 143143 3,4 χ 10~³ 3.4 χ 10 ~ ³ 22 55,055.0 167167 5,6 χ 10~³ 5.6 χ 10 ~ ³ 33 55,055.0 215215 8,0 χ 10~⁵ 8.0 χ 10 ~ ⁵ 44th 55,055.0

Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit aus Wolfram be- stehenden äußeren überzügen beschrieben -wurde, hat sie auch Vorteile beider Herstellung von Heizern, deren äußere Überzüge Wolfram und andere Teilchen aus isolierendem Material, im allgemeinen Aluminiumoxid, enthalten. Durch das Herstellen eines rheologisch stabilen Bades, beispielsweise durch Aufbereitung der Wolframteilchen und des anderen isolierenden Materials in einer geeigneten Trägerflüssigkeit unter Verwendung einer Kugelmühle, wird ein Eindringen der Teilchen des äußeren Überzugs in die darunterliegende Aluminiumoxidschicht verhindert.Although the invention in connection with consisting of tungsten outer coatings has been described, it also has advantages in the manufacture of heaters, their outer Coatings contain tungsten and other particles of insulating material, generally alumina. By the production of a rheologically stable bath, for example by processing the tungsten particles and the other insulating material in a suitable carrier liquid Using a ball mill, the particles of the outer coating will penetrate into the underlying one Aluminum oxide layer prevents.

So kann beispielsweise bei jedem der in der vorstehenden Tabelle angegebenen Bäder ein Teil des Wolframs durch Aluminiumoxid ersetzt werden und dieselbe Trägerflüssigkeit Verwendung finden. Auch ein derartiges Bad wird in einer Kugelmühle behandelt, deren Mahlkörper aus Wolframkarbid bestehen, wobei der Mahlvorgang solange durchgeführt wird, bis die maximalen Bedingungen für das scheinbare spezifische Gewicht und die Viskosität erreicht sind.For example, in each of the baths specified in the table above, part of the tungsten can pass through Aluminum oxide can be replaced and the same carrier liquid can be used. Such a bath is also used in Treated a ball mill whose grinding media are made of tungsten carbide, the grinding process being carried out for as long until the maximum apparent specific gravity and viscosity conditions are reached.

Obgleich die Erfindung vorstehend im Zusammenhang mit derAlthough the invention above in connection with

309842/0921309842/0921

' * ' 2316R65'*' 2316R65

Herstellung eines äußeren, dunklen ÜberzugsNDe schrieben wurde, für den Wolfram als Material mit hohem thermischem Strahlungsvermögen verwendet wird, muß betont werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch die Verwendung anderer derartiger Materialien umfaßt, mit der Einschränkung, daß diese nicht verformbar sein dürfen. So kommen beispielsweise zerkleinertes Molybdän, Kohlenstoff, Chromoxid,. Bornitrid und Siliziumkarbid als besonders geeignet infrage, jedoch wegen seiner Verformbarkeit Platin nicht. Außerdem können anstelle der speziell erwähnten Aluminiumoxid-Unterschicht als isolierendes Material auch andere Materialien Verwendung finden, wie Zirkonoxid, Berylliumoxid sowie Gemische aus Chromoxid und Titanoxid. ·Production of an outer, dark coatingNDe wrote for which tungsten is used as a high thermal radiating material, it must be emphasized that the method according to the invention also includes the use of other such materials, with the restriction that these must not be deformable. For example, crushed molybdenum, carbon, chromium oxide. Boron nitride and silicon carbide are particularly suitable, but not platinum because of its malleability. aside from that Instead of the specially mentioned aluminum oxide sub-layer, other materials can also be used as insulating material Find use, such as zirconium oxide, beryllium oxide and mixtures of chromium oxide and titanium oxide. ·

309842/09 21309842/09 21

Claims

? 316 5 6 5? 316 5 6 5

RCA Corporation, 30, Rockefeller Plaza,
New York . NY 10020 (V.St.A.)

Patent claims:

Method of coating an insulated heater with
a layer containing particles of high thermal emissivity, the heater passing through a bath containing such particles in a carrier liquid,
characterized in that
the bath is prepared in a rheologically stable manner and the particles are kept completely dispersed in the carrier liquid.

2. The method according to claim 1, characterized that the bath contains only the particles with high thermal radiation in the carrier liquid contains.

3. The method according to claim 1, characterized shows that the bath and thus also the coating to be produced, in addition to the particles, have a high radiation capacity Comprising particles of insulating material such as alumina.

4. The method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the particle content of the bath is between 30 and 60% of the total weight of the liquid and solids
Bades amounts.

5 »Method according to one or more of claims 1 to 4, characterized. marked that
the particles in the carrier liquid for processing

30 984 2/092130 984 2/0921

7316565

of the bath in a ball mill until the apparent specific measured with a hydrometer Weight approximately equal to the actual, due to the total weight and volume of the parts and the liquid together is certain specific gravity.

6. The method according to one or more of the claims. 1 to 4, characterized, that during the treatment of the particles and carrier liquid The viscosity of the bath is monitored in the ball mill and the preparation is completed as soon as the bath viscosity is reached reached a maximum value.

7. The method according to claim 5 or 6, characterized ge I know that the ball mill preparation in an aluminum vessel with tungsten carbide grinding media he follows. ·

8. The method according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the particle size is between 0.5 and 10 microns, with an average size of about 2 microns.

9. The method according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the Diving the. Heating takes place within the time, during which is the viscosity of the bath near its surface within a 5 ^ limit of the initial viscosity value lies.

10. Application of the method according to one or more of the Claims 1 to 9 for the manufacture of.Alumina-insulated cathode heaters with a dark coating.

309842/0921