DE2854076C2

DE2854076C2 - Basismetallplattenmaterial für eine direkt erhitzte Oxidkathode

Info

Publication number: DE2854076C2
Application number: DE2854076A
Authority: DE
Inventors: Masaharu Mobara Kumada; Akira Misumi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-03-31
Filing date: 1978-12-14
Publication date: 1984-07-12
Also published as: JPS54129869A; GB2018017A; DE2854076A1; JPS5814016B2; FI783831A; NL7812186A; US4222775A; GB2018017B

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.

b^r> 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.

Beispiel

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

Patentansprüche:

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.

2. Basismetallplattenmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Reduktionsmittel bis zu 3,5 Atomprozent Zirkonium enthält.