DE2854076C2 - Basismetallplattenmaterial für eine direkt erhitzte Oxidkathode - Google Patents
Basismetallplattenmaterial für eine direkt erhitzte OxidkathodeInfo
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- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/13—Solid thermionic cathodes
- H01J1/15—Cathodes heated directly by an electric current
- H01J1/18—Supports; Vibration-damping arrangements
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein BasismetallplattenmateriaJ
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Basismetallplattenmaterial ist aus der DE-OS
27 38 207 bekannt.
Um das rasche Betriebsbereitschaftsverhalten der Kathode zu verbessern, ist es erforderlich, ein Basismetallplattenmaterial
mit hohem spezifischen elektrischen Widerstand zu verwenden, um so viel elektrische Energie
in einem kleinen Teil des elektrischen Strompfades zu verbrauchen. Um die Temperatur der aus einem solchen
vorstehend erwähnten Material hergestellten Basismetallplatte innerhalb eines für eine Oxidkalhode geeigneten
Temperaturbereichs zu steuern, wird die Basismetallplatte vorzugsweise aus einem dünnen Streifen
des obenerwähnten Materials mit einer Dicke von 100 μπι oder weniger, noch bevorzugter 60 μνη oder weniger
hergestellt. Daher sollte das Basismetallplattenmaterial eine ausreichende mechanische Festigkeit bei
hohen Temperaturen aufweisen, um die Form mit einem bestimmten Querschnitt innerhalb des Kathodenbetriebstemperaturbereichs
beizubehalten. Außerdem sollte das Basismetallplattenmaterial geeignet sein, um eine ausreichende Emission von Elektronen für eine lange
Zeitdauer aus einem oder mehreren sog. Oxiden, wie z. B. Bariumoxid oder einer Mischung von Bariumoxid
und anderen Oxiden der Erdalkalimetalle, ζ. B. Ca, Sr usw., zu bewirken, die auf die Oberfläche der Basismetallplatte
aufgebracht sind.
Als Materialien, die diese Bedingungen ziemlich erfüllen, wurden Nickel als Hauptbestandteil zusammen mit
Wolfram und/oder Molybdän, die von ausgezeichneter Hitzebeständigkeit sind, und Spurenmengen eines oder
mehrerer reduzierender Elemente enthaltende Legierungen als Basismetall für direkt erhitzte Oxidkathoden
verwendet (z. B. JP-OS 52 57 771 bzw. DE-OS 26 35 289,
JP-OS 53 39 054 bzw. DE-OS 27 38 207 oder JP-OS 53 39 055).
Insbesondere aus der DE-OS 27 38 207 ist ein Basismetallplattenmaterial
bekannt, das aus 10 bis 22 Gew.% Molybdän, 1 bis 8 Ge*y.% Wolfram, einem Reduktionsmittel,
z. B. 0,1 bis 5 Gew.% Zirkonium, und Rest Nickel besteht. Aus der DE-OS 27 38 207 ist es ferner bekannt,
das Wolfram durch Molybdän zu ersetzen und Basismetallplatten aus Niekcl-Molybdän-Zirkonium-Lcgierungen
zu verwenden.
Außerdem sind dafür Materialien bekannt (DE-OS 27 10 086), die 25 bis JO Gew.% Wolfram. 0.2 bis
0,8 Gew.% Zirkonium, Rest Nickel bzw. 15 bis 30 Gew.% Wolfram und/oder Molybdän. 0,1 bis
1,5 Gew.% Zirkonium, Rest Nicke! und/oder Kobalt bzw. bis zu 10 Gew.% Wolfram und/oder Molybdän, bis
zu 1,5 Gew.% Zirkonium, Rest Nickel und/oder Kobalt enthalten.
Wenn solche Legierungen als Basismetallplatten material verwendet wurden, ergab sich jedoch aufgrund
von Wolfram oder Molybdän immer noch eine Zwischenschicht, die zwischen der Basismetallplatte und der
Oxidschicht während des Bildröhrenherstellverfahrens
ίο oder des Betriebs der so hergestellten Bildröhre entstand
und häufig zum Abblättern der Oxidschicht führte. Um diese Probleme zu lösen, wurde auch die Verwendung
einer Legierung, in der Wolfram und Molybdän völlig durch Rhenium ersetzt sind, als Basismetall bekannt
(US-PS 28 58 207). Dabei entfällt das Abblättern der Oxidschicht praktisch völlig, da eine Zwischenschicht
aufgrund von Rhenium kaum gebildet wird. Andererseits kann hinsichtlich einer solchen Rhenium enthaltenden
Legierung, da die Mischkristallöslichkeitsgrenze von Rhenium in Nickel niedriger als die von
Wolfram oder Molybdän ist, die erhaltene Basismetallplatte in ihrem spezifischen elektrischen Widerstand
und ihrer mechanischen Festigkeit bei hohen Temperaturen nicht voll ausreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Basismetallplattenmaterial
für eine schnell aufheizende direkt erhitzte Oxidkathode der eingangs genannten Art
zu entwickeln, bei dem die Bildung der Zwischenschicht noch wirkungsvoller unterdrückt wird und sowohl der
spezifische elektrische Widerstand als auch die mechanische Festigkeit bei hohen Temperaturen verbessert
werden.
Diese Aufgabe wird bei einem Basismetallplattenmaterial
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs
1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorzugsweise enthält das Basismetallplattenmaterial
als Reduktionsmittel bis zu 3,5 Atomprozent Zirkonium.
Da bei dem Basismetallplattenmaterial für eine direkt erhitzte Oxidkathode Molybdän, das eine höhere Misichkristallöslichkeitsgrenze
in Nickel als Rhenium aufweist, in begrenzter Menge dem Nickei zusammen mit Rhenium
zugesetzt wird, das keine Zwischenschicht zwischen der Basismetallplatte und der Oxidschicht bildet, tritt
kaum eine Bildung von Zwischenschichten auf, und es ergibt sich kein Abschälen oder Abblättern der Oxidschicht.
Außerdem läßt sich so die Basismetallplatte in ihrer mechanischen Festigkeit bei hohen Temperaturen
und in ihrem spezifischen elektrischen Widerstand verbessern.
Im Basismetallplattenmaterial nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung soll die Molybdänmenge zwischen 0,5 und 7 Atomprozent, vorzugsweise wenigstens
ein Atomprozent betragen. Wenn die Molybdänmenge mehr als 7 Atomprozent beträgt, findet eine
merkliche Bildung einer Zwischenschicht aufgrund des Molybdäns statt. Außerdem scheiden sich, wenn die
Molybdänmenge mehr als 7 Atomprozent und die Rheniunimenge
2 Atomprozent oder mehr betragen, Rheni-
bo um und/oder Molybdän im Lauf eines wiederholten Temperaturanstiegs und -abfalls aus. Wenn die Rheniummcnge
weniger als 2 Atoinpro/.cnt beträft, werden
der spezifische elektrische Widerstand und die mechanische
Festigkeit bei hohen Temperaturen unzureichend.
br> während bei einer Rheniumniengc von mehr als
"5,5 Atomprozent die genannte Ausscheidung aiifi-itt.
Daher sollen die Rheniummenge im Bereich von 2,0 bis 5,5 Alomrjrozeni und die Molvbdänmcmrc im Bereich
von 0,5 bis 7 Alomprozent sein, um die Ausscheidung von Rhenium und/oder Molybdän zu verhindern.
Als Reduktionsmittel können Zirkonium, Magnesium, iiilizium. Aluminium u.dgl. verwendet werden. Im Fall
des Zirkoniums verwendet man dieses vorzugsweise in einer Menge von 3,5 Atomprozent oder weniger. Wenn
die Menge 3,5 Atomprozent übersteigt, bildet sich ein Eutektikum mit einem niedrigeren Schmelzpunkt, das
zur Verschlechterung der mechanischen Festigkeit bei honen Temperaturen führt. Im Fall von Magnesium, Silicium
oder Aluminium wird üblicherweise eine Verunreinigungsmei.ge
eines solchen Reduktionsmittels entsprechend der Menge verwendet, die in einem herkömmlichen
Basismetall für eine Oxidkathode als Verunreinigung enthalten ist.
Wenn das Basismetallplattenmaterial gemäß der Erfindung zur Herstellung direkt erhitzter Oxidkathoden
verwendet wird, tritt kaum ein Abplatzen der Oxidschicht auf, und man kann direkt erhitzte Oxidkathoden
mit ausreichender mechanischer Festigkeit bei hohen Temperaturen und ausreichendem spezifischen elektrischen
Widerstand erhalten.
Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert;
die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Schnittdarstellung des Hauptteils eines Beispiels direkt erhitzter
Oxidkathoden.
Man erkennt eine Basis 1, die durch Zufuhr eines elektrischen Stroms erhitzt wird, Anschlüsse 2 zum Zuführen
des elektrischen Stroms und eine Oxidschicht 3.
stellten Basismetallplatte von 30 μιη Dicke deutlich verbessert.
Ein 3,5 Atomprozent Rhenium, 4,5 Atomprozent Molybdän, 0,3 Atomprozent Zirkonium und Rest Nickel
enthaltender Legierungsblock wurde nach einem normalen pulvermetallurgischen Verfahren erzeugt, und eine
Basismetallplatte von 30 μιη Dicke wurde durch Kaltwalzen geformt, wobei der Block wiederholt einer
Vakuumglühung unterworfen wurde. Eine tcrnäre Barium-, Strontium- und Kalziumkarbonatmischung wurde
auf die so erhaltene Basismetallplatte aufgebracht und der Wärmebehandlung von etwa 100 h unter Vakuum
bei 1000°C zur Umwandlung der Karbonate in die Oxide unterworfen. Die Haftfestigkeit der Oxidschicht wurde
unter Vakuum durch Kratzen mit einer Nadel untersucht, und es zeigte sich kein Abblättern.
Zum Vergleich wurde eine Basismetallplsuie von
30 μιη Dicke, die ai· 5 einer 11,5 Atomprozent Molybdän,
0,3 Atomprozent Zirkonium und Rest Nickel enthaltenden Legierung hergestellt war, gebildet und in der gleichen
wie oben erwähnten Weise untersucht. Die Haftfestigkeit der Oxidschicht war beträchtlich niedriger.
Die beiden oben erwähnten Proben wurden an die Luft herausgenommen, und nach Entfernung der Oxidschichten
wurden die Zwischenschichten durch Röntgenbeugung analysiert. Bei der Ni-Re-Mo-Zr-Legicrungsprobe
wurde nur eine Zwischenschicht aufgrund von Zirkonium erfaßt, während bei der Ni-Mo-Zr-Legierungsprobe
eine Zwischenschicht aufgrund von Mo- bo lybdän sowie eine Zwischenschicht aufgrund von Zirkonium
erfaßt wurden.
Die aus der Ni-Re-Mo-Zr-Legieiung hergestellte BasismetallplatK'
war bezüglich ihrer mechanischen Icstigkeit bei hohen Temperaturen und ihres spezifischen t,-,
elektrischen Widerstandes im Vergleich mit einer aus einer 5 Atomprozent Rhenium, 0,3 Atomprozent Zirkonium
und Rest Nickel enthaltenden Legierung herge-Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Basismetallplattenmaterial für eine direkt erhitzte Oxidkathode mit folgenden Bestandteilen:
a) Molybdän und einer Nickellegierung und
b) wenigstens einem Reduktionsmittel,
dadurch gekennzeichnet, daß es aus 2,0 bis 5,5 Atomprozent Rhenium, 0.5 bis 7 Atomprozent Molybdän, dem Reduktionsmittel und Rest Nickel besteht.
dadurch gekennzeichnet, daß es aus 2,0 bis 5,5 Atomprozent Rhenium, 0.5 bis 7 Atomprozent Molybdän, dem Reduktionsmittel und Rest Nickel besteht.
2. Basismetallplattenmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Reduktionsmittel
bis zu 3,5 Atomprozent Zirkonium enthält.
Applications Claiming Priority (1)
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