DE2359454C3

DE2359454C3 - Verfahren zum Überziehen eines Chrom-Nickel-Teiles einer Entladungsröhre mit einer chromoxidhaltigen Schicht und Anwendungen dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE2359454C3
Application number: DE19732359454
Authority: DE
Inventors: Theodorus Hendrikus Eindhoven Weekers (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-12-08
Filing date: 1973-11-29
Publication date: 1977-12-08

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überziehen eines aus einer Chrom-Nickel-Legierung bestehenden Teiles einer Entladungsröhre mit einer chromoxidhaltigen Schicht, bei dem dieser Teil zunächst in einer trocknen Wasserstoffatmosphäre erhitzt, dann in Luft oxydiert, danach in einer feuchten Wasserstoffatmosphäre erhitzt und anschließend in die Entladungsröhre eingebaut wird.

Aus der USA-Patentschrift 17 60 526 ist ein solches Verfahren zum Überziehen eines aus Chrom-Nickel bestehenden Gitters oder einer Anode einer elektrischen Entladungsröhre mit einer chromoxidhaltigen Schicht bekannt, bei dem diese Elektrode zunächst durch Erhitzung in einer Wasserstoffatmosphäre gereinigt wird, wonach man die Elektrode in Luft abkühlen läßt, wobei das Chrom und das Nickel oxidiert werden. Dann wird die Elektrode in einer trocknen oder etwas feuchten Wasserstoffatmosphäre auf 800 bis 1000⁰C während 10 bis 15 Minuten erhitzt, wobei das Nickeloxid wohl, das Chromoxid jedoch nicht reduziert wird.

Bei den der Erfindung zugrunde liegenden Untersuchungen hat sich herausgestellt, daß eine auf diese Weise erhaltene Chromoxidschicht bei einer Betriebstemperatur von etwa 900°C im Vakuum nicht beständig ist. Die dunkle Farbe der Cr₂O₃-Schicht verbleicht allmählich, wodurch die Temperatur der Elektrode infolge der abnehmenden Wärmeausstrahlung immer höher wird.

Viele Untersuchungen haben nun ergeben, daß sich dieser Nachteil auf unvermutet einfache Weise vermeiden läßt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der einleitend angeführten Art so auszubilden, daß der Überzug aus der chromoxidhaltigen Schicht bei etwa 900°C im Vakuum vollkommen beständig ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Oxidation in Luft durch Erhitzung während 15 bis 45 Minuten auf eine Temperatur von 600 bis 900° C erfolgt.

Vorzugsweise kann eine Erhitzung von 25 bis 35 Minuten Dauer angewandt werden. Bei einer Erhitzung in Luft während 15 bis 45 Minuten auf eine Temperatur von 600 bis 75O⁰C wird nach Erhitzung auf 800 bis UOO⁰C in einer fejchten Wasserstoffatmosphäre eine nickelhaltige Chromoxidschicht erhalten, deren Farbe sich während der gesamten Lebensdauer der Entladungsröhre nicht ändert. Bei Erhitzung in Luft während etwa einer halben Stunde auf eine Temperatur von 800 bis 900°C wird nach der Erhitzung in einer feuchten Wasserstoffatmosphäre eine nickelhaltige Chromoxidschieht erhalten, deren Farbe anfänglich weniger dunkel ist, aber während der Lebensdauer der Entladungsröhre immer dunkler wird.

Vorzugsweise wird das Verfahren nach der Erfindung angewandt werden, um einen Teil einer Kathode, einer Anode oder eines Gitters mit einer bei etwa 900⁰C beständigen chromoxidhaltigen Schicht zu überziehen.

Das Verfahren nach der Erfindung wird nachstehend in einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Kathode für eine Elektronenstrahlröhre mit einer dunkelgefärbten, nach dem Verfahren nach der Erfindung hergestellten chromoxidhaltigen Schicht und

F i g. 2 einen Schnitt durch eine zylindrische Kathode für eine Elektronenröhre, die ebenfalls mit einer derartigen Schicht versehen ist.

In F i g. 1 bezeichnet 1 eine Nickelkappe, die als Träger für die emittierende Schicht 2 dient. Die Nickelkappe 1 ist auf einem zylindrischen Teil 3 festgeschweißt, der aus einer Chrom-Nickel-Legierung mit z. B. 80 Gew.-% Ni besteht und. der als Umhüllung für den Heizkörper 8 dient.
Die Kathode ist mit Aufhängestreifen 4 versehen. Nachdem die Nickelkappe 1 auf dem Chrom-Nickel-Zylinder 3 festgeschweißt ist und die Aufhängestreifen 4 angebracht sind, wird dieses Gebilde durch Erhitzung in einer trocknen Wasserstoffatmosphäre auf 800 bis U 00° C gereinigt. Bei Erhitzung oberhalb 900⁰C sollen sich die Teile nicht berühren, weil sie sonst infolge Diffusion miteinander verklebt werden.

Der Chrom-Nickel-Zylinder 3 muß mit einer dunklen, gut wärmeausstrahlenden Schicht 5 überzogen werden, so daß verhältnismäßig viel Wärmeenergie der Kathode zugeführt werden muß, um diese auf der Betriebstemperatur von 90O⁰C zu halten. Da die Strahlung des Chrom-Nickel-Zylinders 3 mit der vierten Potenz der Temperatur zunimmt, ist die ausgestrahlte Wärmeenergie beim Anheizen der Kathode gering, so daß die verhältnismäßig hohe Wärmeenergie eine schnelle Anheizung der Kathode bewirkt. Die dunkle Schicht 5 auf dem Chrom-Nickel-Zylinder 3 wird nach einer Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung dadurch erhalten, daß das Gebilde aus Nickelkappe 1 und Chrom-Nickel-Zylinder 3 sowie Aufhängestreifen 4 nach der Reinigung in Wasserstoff während 15 bis 45 Minuten in Luft erhitzt wird. Dabei bilden sich Chromoxid und Nickeloxid an der Oberfläche des

Chrom-Nickel-Zylinders 3 und Nickeloxid an der Oberfläche der Nickelkappe 1 Dadurch, daß das Gebilde nun in einer feuchten Wasserstoffatmosphäre (Taupunkt 15°C) während einer Stunde auf 800 bis 1100°C erhitzt wird, wird das Nickeloxid, da: sich auf der Nickelkappe 1 und dem Chrom-Nickel-Zylinder 3 gebildci hat, zu Nickel reduziert, wahrend das Cr₂O₃ nicht reduziert wird. Da die feuchte Wasserstoffatmosphäre für Chrom oxidierend wirkt, wird während dieser lange dauernden Erhitzung auf hohe Temperatur noch mehr Chromoxid gebildet. Nach dem Anbringen der emittierenden Schicht 2 und des Heizkörpers 8 wird die Kathode in eine Elektronenröhre eingebaut. Es stellt sich heraus, daß nun die chromoxidhaltige Schicht 5 bei der Betriebstemperatur von 900⁰C der Kathode im Vakuum während der ganzen Lebensdauer der Kathode eine konstante Wärmeausstrahlung beibehält. Die Erhitzung in Luft erweist sich als kritisch. Eine Erhitzung auf 800 bis 900⁰C während einer halben Stunde ergibt nach der Reduktion in einer feuchten Wasserstoffatmosphäre eine chromoxidhaltige Schicht, die anfänglich einen niedrigeren Wärmeausstrahlungskoeffizienten als die obengenannte Schicht aufweist, aber deren Wärmeausstrahlungskoeffizient während der Lebensdauer der Kathode allmählich zunimmt. Die Kathodentemperatur nimmt also während der Lebensdauer allmählich ab, was im Zusammenhang mit der Bariumverdampfung der Kathode günstig ist. Am Anfang ist eine gewisse Bariumverdampfung günstig, um für die Emission nachteilige Restgase zu binden.

Überraschenderweise wurde außerdem gefunden, daß, wenn die Oberfläche der Nickelkappe 1 zunächst oxidiert und dann reduziert wird, bevor die emittierende Oxidschicht 2 aufgebracht wird, wider Erwarten eine Verbesserung der Emission erhalten wird, obwohl allgemein gefürchtet wurde, daß bei der Oxidation auch die im Nickel vorhandenen Verunreinigungen, die als Reduktionsmittel zum Auslösen von Barium aus dem emittierenden Oxid dienen, unwirksam v/erden. Offenbar diffundieren derartige Reduktionsmittel nachher aus dem Inneren des Nickels zu der Oberfläche, während das reduzierte NiO eine rauhe Oberfläche liefert, was für die Haftung der emittierenden Schicht 2 und für die Emission infolge der Vergrößerung der aus Nickel bestehenden Unterlage 1 günstig ist.

In Fig. 2 ist der zylindrische Träger 6 für die emittierende Schicht 2 zuvor auf einem Chrom-Nickel-Rohr 7 festgeschweißt. Das Chrom-Nickel-Rohr 7 ragt an beiden Enden aus dem zylindrischen Träger 6 hervor und dient zur Befestigung der Kathode in Glimmergliedern. Die schlechte Wärmeleitfähigkeit von Chrom-Nikkei beschränkt die Wärmeableitung der Kathode. Die Wärmeausstrahlung wird dadurch gefördert, daß das Chrom-Nickel-Rohr 7 mit einer beständigen Chromoxidschicht 5 überzogen ist, die durch das Verfahren nach der Erfindung erhalten ist. In dem Chrorr-Nickel-Rohr 7 befindet sich ein Heizkörper 9.

Außer einem Kathodenteil können nach dem Verfahren nach der Erfindung auch andere Teile einer Entladungsröhre, die im Vakuum während langer Zeit auf einer hohen Temperatur gehalten werden, wie Gitter, Anoden oder Abschirmungen mit einer beständigen chromoxidhaltigen Schicht überzogen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Überziehen eines „us einer Chrom-Nickel-Legierung besiehenden Teiles einer Entladungsröhre mit einer chromoxidhaltigen Schicht, bei dem dieser Teil zunächst in einer trocknen Wasserstoffatmosphäre erhitzt, dann in Luft oxidiert, danach in einer feuchten Wasserstoffatmosphäre erhitzt und anschließend in die Entladungsröhre eingebaut wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidation in Luft durch Erhitzung während 15 bis 45 Minuten auf eine Temperatur von 600 bis 900° C erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Luft auf eine Temperatur von 600 bis 750°C erhitzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Luft auf eine Temperatur von 800 bis 900° C erhitzt wird. zo

4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (3) einer Kathode für eine Elektronenröhre, mit einer chromoxidhaltigen Schicht (5) überzogen wird.

5. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (3) einer Kathode für eine Elektronenstrahlröhre mit einer chromoxidhaltigen Schicht (5) überzogen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenteil ein zylindrischer Körper (3,7) ist, auf dem ein Nickelträger (1,6) für die emittierende Schicht (2) befestigt ist.