DE3122950A1

DE3122950A1 - Verfahren zum herstellen einer vorratskathode

Info

Publication number: DE3122950A1
Application number: DE19813122950
Authority: DE
Inventors: Manfred 7900 Ulm Hacker; Rolf Dipl.-Phys. Dr.Rer.Nat. 7901 Dornstadt Lotthammer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1981-06-10
Filing date: 1981-06-10
Publication date: 1983-01-05

Description

Beschreibung
Verfahren zum Herstellen einer Vorratskathode Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Vorratskathode durch Imprägnieren (Tränken) eines porö sen Sinterkörpers aus hochschmelzendem Metall mit einem Emissionsmaterial. das in der Weise hergestellt wird, daß zu- nächst ein Ausgangsgemisch aus wenigstens einer Erdalkalimetall-Verbindung und wenigstens einer Verbindung eines Metalls der III. Gruppe miteinander verschmolzen oder versintert wird, dann pulverisiert wird und zwecks Imprägnierung des porösen Sinterkörpers geschmolzen wird Verfahren der eingangs genannten Art zur Herstellung von Vorratskathoden sind bereits bekannt. Es ist weiter bekannt daß die Beschichtung der Emissionoberflächen solcher Katho-Osmium den mit einem der Metalle Iridium/Ruthenium oder Rhenium die Emissionsfähigkeit solcher Kathoden erhöhen kann infolge der dadurch erzielten Erniedrigung der Austrittsarbeit. Bei solchen beschichteten Vorratskathoden besteht die Gefahr. daß die Oberflächenschicht durch Legierung oder

bzw. Absuteruna

ADamprung/ nacn

einiger Betriebszeit verschwindet, wodurch die Austrittsarbeit dieser Kathoden wieder vergrößert wi£.Darüberhinaus ist es verhältnismäßig schwierig, solche Schichten auf die Emissionsfläche in der gewünschten Verteilung aufzubringen.
Es ist weiter bekannt, bei Verwendung eines aus Wolfram bestehenden Sinterkörpers bereits diesem Sinterkörper, z. B.
Iridiumpulver zuzumischen. Solche Kathoden sind in der Herstellung deshalb schwierig, weil die erzielbare Verteilung des Iridiumpulvers in dem Wolframkörper nur schwer zu erzielen ist und weil die mechanische Bearbeitung eines solchen Sinterlings mit großen Schwierigkeiten verbunden ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß es einfach durchführbar ist, eine einfache Bearbeitung der Kathode zuläßt und eine erhöhte Emissionsfähigkeit über eine verlängerte Betriebsdauer ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß dem Ausgangsgemisch für das Emissionsmaterial als

Ruthen

pulveriger

Osmium und/oder Iridium in metallischer Form oder in Verbindungsform zugesetzt wird.
Anhand der Figuren 1 und 2 wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.
Die FIG. i zeigt schematisch einen Aufbau einer Vorratskathode, während die FIG. 2 ein schematisches Diagramm des Herstellungsverfahrens einer erfindungsgemäßen Kathode zeigt.
Die Erfindung befaßt sich im wesentlichen mit der Herstellung des Emissionsmaterials 4 der Bn FIG. 1 gezeigten Vorratskathode. Mit dem Emissionsmaterial g wird in bekannter Weise der poröse Sinterkörper 3, der bevorzugt aus Wolfram besteht, getränkt. Der Sinterkörper 3 ist in einer Metallhülse t gehaltert,in deren Höhlung sich das elektrische Heizelement 2 befindet.
Die Herstellung der Kathode erfolgt in der Weise, daß zunächst die Erdalkali-Karbonate, bevorzugt Bariumkarbonat und Kalzium karbonat, mit einem oder.mehreren Oxyden, bevorzugt Aluminiumoxyd gemischt werden. Die Zutaten des Ausgangsgemischs liegen in pulverisierter Form vor. Als Erdalkalikarbonat kann auch Strontiumkarbonat noch zusätzlich verwendet werden. Anstelle von Aluminiumoxyd können auch andere Oxyde der III. Gruppe des periodischen Systems der Elemente verwendet werden, wie z. Bo Scandiumoxyd oder Yttriumoxyd Gemäß der Erfindung wird nun diesem pulverigen Ausgangsgemisch ebenfalls in Pulverform mindestens eines der Metalle Ruthenium, Rhenium, Osmium oder Iridium entweder in metallischer Form oder in Form den Oxyde oder anderer Verbindungen zugesetzt.
Bevorzugt bewährt hat sich der Zusatz von Iridium bzw Iridiumoxyd. Ggf. kann es zweckmäßig sein, diesem Ausgangspulvergemisch noch pulverisiertes Wolfram oder Wolframoxyd in geringen Mengen zuzusetzen. Der gewichtsmäßige Anteil von Osmium, Ruthenium, Rhenium oder Iridium bz. den Oxyde soll bevorzugt O, 1 bis 20 Gewichtsprozente, insbesondere 5 bis 10 Gewichtsprozente betragen. In FIG. 2 ist als erster Verfahrensschritt diese Herstellung der Ausgangsmischung dargestellt Als nächstes folgt nun das Schmelzen oder Sintern dieses Pulvergemisches bei Temperaturen zwischen 1600 und 2400 Kelvin Danach wird dieses Schmelzgut wieder durch Zerkleinern pulverisiert. Dann wird dieses pulverisierte Schmelzgut in an sich bekarlnt: Weise zum Imprägnieren porösen Sinterkörpers, der be vorzugt aus Wolfram besteht, verwendet, wobei die entsprechend hohen Schmelztemperaturen angewendet werderl.
Das beschriebene Herstellungsverfahren ergibt Kathoden, deren Eigenschaften auch in großen Stückzahlen leicht bestimmbar sind. Diese hergestellten Vorratskathoden besitzen eine relativ geringe Austrittsarbeit. Bei Anwendung der Impulsmethode konnte mit Iridium eine Verringerung der Austrittsarbeit um etwa 0,1

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C festgestellt werden. Das Betriebsverhalten der erfindungsgemäß hergestellten Kathoden ist,insbesondere über eine lange Betriebszeit betrachtet, sehr gut, d. h.
auch bei sehr langer Betriebszeit sind keine störenden Erscheinungen in der Emissionscharakteristik festzustellen.
Insbesonder zeigt sich bei vielen gleichartig hergestellten Vorratskathoden ein gleichartiges Emissions- und Lebensdauerverhalten, was insbesondere für die Verwendung solcher Kathoden in Satellitenröhren von großer Wichtigkeit ist. Gerade hier ist es von ausschlaggebender Bedeutung, daß man von dem Verhalten einer Kathode auf das Verhalten anderer gleichartig hergestellter Kathoden schließen kann, was mit den bisher bekannten Herstellungsverfahren nur unzuFçichend der Fall ist.

Claims

Patentansprüche Verfahren zum Herstellen einer Vorratskathode durch Imprägnieren eines porösen Sinterkörpers aus hochschmelzendem Metall mit einem Emissionsmaterial, das in der Weise hergestellt wird, daß zunächst ein Ausgangsgemisch aus wenigstens einer Erdalkalimetall-Verbindung und wenigstens einer Verbindung eines Metalls der III. Gruppe miteinander verschmolzen oder versintert wird, dann pulverisiert wird und zwecks Imprägnierung des porösen Sinterkörpers geschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgangsgemisch als pulveriger Zusatz Ruthenium, Rhenium, Osmium und/oder Iridium in metallischer Form oder in Verbindungsform zugesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pulverige Zusatz in Mengen von 0,1 bis 20 Gewichtsprozente, insbesondere 5 bis 15 Gewichtsprozente zugesetzt wird
3 . Verfahren nach Anspruch î oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der pulverige Zusatz vorwiegend aus Iridium bzw einer Iridiumverbindung besteht
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsgemisch als Erdalkalimetall-Verbindung wenigstens eines der Karbonate des Bariums, des Kalziums oder des Strontiums enthält
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsgemisch als Verbindung eines Metalls der III. Gruppe wenigstens ein Oxyd des Aluminiums, des Scandiums, des Yttriums oder der Lanthaniden enthält.-
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgangsgemisch zusätzlich pulveriges Wolfram oder Wolframoxyd zugemischt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein poröser Sinterkörper aus Wolfram verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintern des Ausgangsgemisches bei etwa 1700 bis 1900 Kelvin bzw. das Schmelzen des Ausgangsgemisches bei etwa 1800 bis 2200 Kelvin erfolgt.