DE503613C

DE503613C - Verfahren zur Herstellung einer oxydueberzogenen Kathode

Info

Publication number: DE503613C
Application number: DEW66678D
Authority: DE
Original assignee: Westinghouse Lamp Co
Current assignee: Westinghouse Lamp Co
Priority date: 1924-07-24
Filing date: 1924-07-24
Publication date: 1930-07-29

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer oxydüberzogenen Kathode durch Aufbringen eines oder mehrerer Carbonate von Erdalkalimetallen auf die Kathode aus einer anorganischen Suspension. Für das Aufbringen derOxyde sind eine Reihe von Verfahren bekannt. Beispielsweise ist vorgeschlagen worden, eine Platiniridiumkathode mehrmals in eine Lösung von Nitraten geeigneter Metalle einzutauchen

ίο und die Kathode nach jeder Eintauchung zu erhitzen, um dieNitrate in Oxyde zu verwandeln. Dieses Verfahren ist umständlich, und es ist schwer, einen Überzug der erforderlichen Dicke herzustellen. Weiter hat man die Kathode mittels eines organischen Bindemittels, z. B. Wachs, mit einer Mischung von Barium- oder Strontiumcarbonaten überzogen und die Kathode erhitzt, um dieCarbonate in Oxyde umzuwandeln. Hierbei bietet die Einführung des organischen

ao Bindemittels Schwierigkeiten. Weiter ist es bekannt, auf den Faden eine Paste aufzubringen, die aus Carbonaten der Erdalkalimetalle und Wasser besteht und dann diese Paste in einer indifferenten Atmosphäre festzubacken. Dieses

as Verfahren ist nicht ohne weiteres zur Herstellung von oxydüberzogenen Fäden im größeren Maßstabe geeignet, weil der Überzug leicht beschädigt wird. Diese Schwierigkeit vermeidet die Erfindung.

Gemäß der Erfindung wird unmittelbar nach Aufbringen der Carbonate aus der anorganischen Suspension eine Erhitzung des Fadens in einer indifferenten Atmosphäre von z. B. CO₂ derart vorgenommen, daß ein gutes Anhaften des Carbonats oder der Carbonate ohne wesentliche chemische Umwandlung stattfindet; erst später bei Verarbeitung als Glühkathode erfolgt dann die weitere Erhitzung des Carbonats in an sich bekannter Weise zwecks Umwandlung in Oxyde.

Die Erfindung soll nun an Hand einer Zeichnung erläutert werden, in welcher die Apparate zur Aufbringung eines Carbonatüberzuges auf fadenförmiges Material dargestellt sind.

Der Faden 1 wird von einer Spule 2 abgewickelt und über oder um eine Scheibe oder ein mit einer Nut versehenes Rad 3 geführt, durch welches der Fadenoberfläche ein Überzug zugeführt wird, dessen Bestandteile in einem Behälters in der Form einer Carbonatsuspension 4 enthalten ist. Der das Rad 3 enthaltende Behälter kann ein gewöhnlicher Schöpfbehälter sein, wie solche allgemein bei der Herstellung von Wolf ram-Vakuumlampen benutzt werden. Es können jedoch stattdessen beliebige geeignete Vorrichtungen zum Überziehen des Fadenmaterials 1 mit der gewünschten Suspension 4 benutzt werden.

Der Faden 1 kann aus einem Platiniridiumband, Chromnickel oder aus beliebigem anderen, hinreichend beständigen Fadenmaterialbestehen. Die Größe und Gestalt des Drahtes oder Fadens bestimmt bis zu einem gewissen Grade die Dichtigkeit der Carbonatsuspension. Wird bandförmiges Trägermaterial verwendet, so kann der aufgebrauchte Überzug um so dünner sein, je breiter das Band ist. Der Überzug wird vorzugsweise dadurch hergestellt, daß der Draht mehrere Male durch die Suspension hindurchgeführt wird,

und der Draht nach jeder Durchführung erhitzt wird, obwohl der Überzug auch gegebenenfalls in einem einzigen Arbeitsgange hergestell werden kann.

Als Beispiel, wie die Carbonatsuspension gemäß der Größe des benutzten Drahtes oder Bandes hergestellt werden kann, mögen die folgenden Einzelheiten dienen. Bei der Benutzung eines runden Drahtes von 3 mm Durchmesser ist eine ziemlich dicke, wässerige Suspension vorzuziehen, und die Mengen der verwendeten Substanzen im Verhältnis zueinander können folgende sein: 9 g reines pulverförmiges Bariumcarbonat können mit 10 greinempulverförmigenStrontiumcarbonat, vorzugsweise in einem Mörser gemischt werden, wobei sämtliche Klumpen mittels eines Stampfers zerkleinert und zerrieben werden. Dann fügt man 18 ecm Wasser nach und nach hinzu, indem zuerst durch Aufrühren mit dem Stampfer eine dicke Paste hergestellt wird und diese allmählich durch Hinzutun des übrigen Wassers verdünnt wird. Auf diese Weise wird eine Suspension, bestehend aus Carbonaten von Barium und Strontium hergestellt, in welcher die festen Bestandteile fein zerteilt sind und nicht dazu neigen, sich rasch zu setzen. Diese Mischung wird vorzugsweise rasch in den Behälter 5 eingegossen, und das Rad 3 wird durch eine geeignete Vorrichtung gedreht. Die Drehung des Rades erhält die feste Substanz in der Schwebe und verhindert, daß sie sich setzt. Wenn ein ziemlich breites Band, z. B. ein Platiniridiumband von 10 mm Breite und 0,3 mm Dicke verwendet wird, dann ist eine dünnere oder weniger dichte Suspension zulässig. Es kann dann z. B. 35 ecm Wasser für dasselbe Carbonatgewicht anstatt 18 ecm verwendet werden.

Der Überzug wird dadurch aufgetragen, daß das Band mehrere Male durch die Suspension hindurchgeführt wird und nach jeder Durchführung der Überzug getrocknet und gebacken wird. Soll jedoch der Überzug in einem Arbeitsgang aufgetragen werden, so kann die Suspension eine größere Dicke haben. Dies wird dadurch erreicht, daß die Menge des Wassers verringert wird. Werden z. B. nur 18 ecm Wasser anstatt 35 ecm verwendet, so läßt sich ein brauchbarer Überzug erzielen, wenn das Band nur einmal durch die Suspension hindurchgeführt und darauf getrocknet wird. Wird aber ein ziemlich schmales Band, z. B. ein solches von 2¹J₂ ^mm Breite und ¹Z₄ mm Dicke verwendet, so benutzt man eine Suspension von derselben Dicke wie diejenige, die für einen runden Draht von 3 mm Durchmesser vorzugsweise benutzt wird. Also je kleiner und schmaler der Draht oder das angewendete Band ist, desto dicker muß die Suspension sein, obwohl es nicht wünschenswert ist, weniger Wasser als 18 ecm mit den vorhergehend angegebenen Carbonatmengen zu benutzen.

Hat das zu überziehende Fadenmaterial eine so glatte Oberfläche, daß das reine Carbonat nicht fest genug darauf haftet, so kann eine kleine Menge von etwa ¹J₂ bis 2 g Bariumchlorid oder dieselbe Menge Bariumnitrat der Mischung zugesetzt werden. Durch einen solchen Zusatz wird das Fließungsvermögen der Carbonatsuspension erhöht, so daß dadurch in einigen Fällen die Benutzung von weniger Wasser möglich wird. Außerdem wird dadurch erreicht, daß der Carbonatüberzug bei Erhitzung fester haftet und mehr zusammenhängt, als wenn das Carbonat ganz rein wäre.

Eine andere Art, eine Carbonatsuspension herzustellen, besteht darin, daß eine Nitratlösung, z. B. von beliebiger Dichtigkeit als flüssiger Träger benutzt wird. Durch den Zusatz von anderen Substanzen zu den Carbonaten oder durch die Verwendung von weniger reinen Carbonaten wird also bewirkt, daß der Carbonatüberzug fester auf dem Fadenmaterial haftet. Bariumchlorid hat noch eine weitere Wirkung auf den Überzug, insofern, als durch einen Bariumchloridzusatz veranlaßt wird, daß der Überzug in Gestalt eines beinahe durchsichtigen Films fest anbäckt. Nachdem der Faden 1 die Suspension 4 verläßt, geht er durch eine Erhitzungsvorrichtung, die den Faden trocknet und den Überzug veranlaßt, fest anzubacken. Die Erhitzungsvorrichtung besteht vorzugsweise aus einem elektrischen Röhrenofen 6 von etwa 33 cm Länge und 2,5 cm inneren Durchmesser, der durch einen geeigneten Strom auf eine solche Temperatur gebracht wird, daß im Innern des Ofens eine helle Rotglut entsteht. Der Faden wird vorzugsweise mit mäßiger Geschwindigkeit, z. B. 16bis 18 Meter pro Minute durch den Ofen hindurchgeführt; der Ofen enthält eine indifferente Atmosphäre, z. B. eine Kohlenstoff-Dioxyd-Atmosphäre. Der Kohlenstoff-Dioxyd-Strom wird einem Gasbehältero.dgl. 7 mittels eines Ventils 8 und eines Rohres 9 entnommen und in das eine Ende des Ofens hineingeführt, so daß es aus dem anderen Ende desselben herausströmt. Nachdem der Faden 1 den Ofen verlassen hat, wird er auf eine Spule 11, die durch eine geeignete Vorrichtung in Drehung versetzt wird, aufgewickelt. Die Spule 11 mit dem darauf gewickelten Faden kann dann gegen die Spule 2 ausgewechselt werden, um den Arbeitsgang zu wiederholen. Ist die Dicke der Suspension genügend, um den Überzug mit einer inzigen Eintauchung herzustellen, so ist der auf die Spule 11 einmal aufgewickelte Faden für den

ebrauch in einer^ Elektronen-Entladungsvorrichtung o. dgl. fertig.

Es hat sich besonders bei Platiniridiumfäden gezeigt, daß das Fadenmaterial vorteilhaft vor der Hindurchführung durch die Carbonatsuspension durch den Röhrenofen geschickt wird, um zuerst die Unreinigkeiten abzubrennen.

Damit der ganze zu überziehende Faden vor seiner Hindurchführung durch den Röhrenofen mit einem Überzug versehen werden kann, kann das Anfangsende mittels eines Drahtes o. dgl., der an dem einen Faden befestigt wird, durch den Ofen hindurchgezogen werden.

Nachdem der Carbonatüberzug durch den Backprozeß an dem Faden haftet, ist derselbe zur Einführung in eine Elektronen-Entladungsvorrichtung bereit. Der Faden kann aber auch vor seiner Einführung in die Entladungsvorrichtung durch Erhitzung in einer inerten Atmosphäre bis zu einer Temperatur, die zur Umwandlung der Carbonate in Oxyde genügt, aktiviert werden. Wird der Faden mit dem noch im Carbonatzustande befindlichen Überzug in die Elektronen-Entladungsvorrichtung eingeführt, so kann er zur Zersetzung der Carbonate erhitzt werden, solange die Entladungsvorrichtung noch mit der Pumpe verbunden ist. In diesem Falle wird das ausgeschiedene Kohlenstoff-Dioxyd durch die Pumpe entfernt. Wird dagegen der Faden erst nach der Abschließung der Vorrichtung erhitzt, so muß ein geeignetes Absorptionsmittel bzw. Reinigungsmittel, z. B. Aluminium oder Magnesium oder beides für die Absorption des befreiten Kohlenstoff-Dioxyds vorgesehen werden. Das Reinigungsmittel wird in der Form einer Platte oder Folie mit der Anode der Entladungsvorrichtung verbunden und verdampft, indem die Platte durch Induktion mittels Hochfrequenz oder durch Elektronen-Bombardement erhitzt wird, nachdem die Elektronen-Entladungsvorrichtung entleert und abgeschlossen ist. Dadurch werden die restliehen und eingeschlossenen Gase beseitigt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer oxydüberzogenen Kathode durch Aufbringen eines oder mehrerer Carbonate von Erdalkalimetallen auf die Kathode aus einer anorganischen Suspension, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach dem Überziehen eine Erhitzung in einer indifferenten Atmosphäre, z. B. von CO₂, derart vorgenommen wird, daß ein gutes Anhaften des Carbonate oder der Carbonate ohne wesentliche chemische Umwandlung erreicht wird und erst später bei Verarbeitung als Glühkathode das weitere Erhitzen des Carbonats zwecks Umwandlung in Oxyde erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der anorganischen Suspension ein lösliches Bariumsalz vorhanden ist.

3. Apparat zur Ausführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, mittels welcher die Kathode wiederholt in die anorganische Suspension eines oder mehrerer Erdalkalimetallcarbonate eingetaucht, und eine weitere Vorrichtung, durch die sie in einer CO₂-Atmosphäre nach jeder Eintauchung erhitzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen