DE659955C - Verfahren zur Herstellung eines Elektronen aussendenden Koerpers - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung· eines Elektronen aussendenden Körpers unter Verwendung einer einheitlichen Legierung aus einem Metall niederer Arbeitsfunktion, vorzugsweise Barium, und eine^m Metall höherer Arbeitsfunktion, wobei diese Legierung zur Formung des Elektronenaussenders dient. Hiervon ausgehend, kennzeichnet sich die Erfindung wesentlich dadurch, daß der Bestandteil höherer Arbeitsfunktion Kupfer und Nickel enthält.

Weitere Besonderheiten der Erfindung bestehen in dem Zusatz von Chrom zu dem eine höhere Arbeitsfunktion besitzenden -Legierungsbestandteil, in der Bedeckung dieses Bestandteils bei der Herstellung der Legierung mit einer viscosen Schlacke, in dem Einführen des zweckmäßig in eine Folie eingewickelten anderen Legierungsbestandteils unter die Oberfläche der Schmelze, wobei das betreffende Metall vor der Zufügung überhitzt und dann wieder abgekühlt wird, und darin, daß man die fertige Schmelze vor dem Gießen stehen läßt.

Kathoden, die erfindungsgemäß aus der Nickel-Kupfer-Barium-Legierung bestehen, sind zu einer ausreichenden Elektronenemission schon bei einer so niedrigen Temperatur befähigt, daß eine Verdampfung trotz der Anwesenheit des Kupfers nicht in bemerkens wertem Maße eintritt. Die Kathoden sind bei einer Temperatur von ungefähr 625° mit zufriedenstellenden Ergebnissen benutzt worden; bei dieser Temperatur beeinflußt der Schmelzp'unkt der Legierung in keiner Weise die Lebensdauer 'der Elektronen aussendenden Kathode.

Von den chromhaltigen Legierungen gemäß der Erfindung, die also aus Nickel, Kupfer, Chrom und Barium bestehen, gilt außerdem, daß der Einfluß des Chroms auf den Dampfdruck des in der Legierung enthaltenen Kupfers wesentlich größer ist, als sich aus dem Schmelzpunkt der Legierung voraussehen ließe. Hieraus ergibt sich, daß derartige Legierungen auch bei Temperaturen Verwendung finden können, bei denen die nicht chromhaltigen Legierungen weniger zufriedenstellende Resultate ergeben.

Die aus den kupferhaltigen Legierungen hergestellten Elektroden sind vorbekannten Elektroden mit wesentlich höherem Schmelzpunkt nicht' unterlegen, sondern sowohl bezüglich der Lebensdauer als bezüglich der Emissionsintensität gleichwertig. Ein besonderer Vorteil der aus der neuen Legierung hergestellten Elektronen emittierenden Kathoden besteht darin, daß derartige Elektroden äußerst gleichmäßig sind und keine Punkte erhöhter Elektronenemission besitzen.

Ferner erfolgt bei den vorbekannten Elektroden der Elektronenaustritt in erster Linie

an einzelnen ausgezeichneten Punkten. Diese Stellen erfahren dann verständlicherweise eine übergroße Beanspruchung, und hieraus ergibt sich der vorzeitige Verbrauch der yörbekannten Elektroden. Im Gegensatz hier zeichnen sich die aus den neuen Legierungen, hergestellten Elektroden durch einen gleich* mäßigen Elektronenaustritt über die ganze Elektrodenfläche aus.
ίο So bedeuten die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Elektronen aussendenden Körper einen erheblichen Fortschritt, da sie sich sowohl durch eine lange Lebensdauer als auch durch eine große Gieich-.1.5 förmigkeit des Elektronenaustritts über die ganze Elektrodenfläche auszeichnen.

Es wurden Versuche mit Schlacken auf der Schmelze durchgeführt. Der Gasgehalt des Metalls läßt sich durch Überhitzung auf 1593 bis 164g⁰ C unter der Schlacke verringern. Die Schlacke wird mit einer Stärke von 38,1 bis 51 mm beibehalten und bleibt gasdicht. Das von dem geschmolzenen Metall abgegebene Gas gelangt langsam in Blasenform durch die Schlackenschicht; die Erhitzung wird fortgeführt, bis eine sichtbare Gasblaseneiitweichung aufhört. Die Schmelze wird alsdann auf Gießtemperatur abgekühlt und das sauerstoffaufnehmende Mittel, 0,1 o/_o Magnesium, durch eine kleine Öffnung in der Schlacke zugefügt. Eine Minute später wird das Barium auf die gleiche Weise durch die Schlacke zugefügt. Das Barium ist dicht in eine dünne Nickelfolie eingewickelt. Die Schmelze wird für eine von der Menge des Bariumzusatzes abhängige, ζ wischen 3 ο Sekunden bis 2 Minuten schwankende Zeit aufbewahrt. Eine längere Zeit ist für das Legieren bei -solchen Legierungen notwendig, wo ein hoher Bariumgehalt gewünscht wird. Die Schlacke wird kurz vor dem Gießen des Metalls in eine kalte Eisenform entfernt.

Dieses Schmelz verfahren erzeugt ein relativ gasfreies Metall, welches rein und frei von Bariumverbindungen oder Oxyden ist, welche Brüchigkeit verursachen.

Auf diese Weise hergestellte Legierungen mit 0,50/0 Bariumgehalt wurden kalt zu einem Draht von 1,83 mm Durchmesser ausgehämmert und können dann auf irgendeine gewünschte Abmessung gezogen oder kalt gewalzt werden. Der Draht ist geschmeidig und weich.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend werden Legierungen aus Nickel, Barium und Kupfer hergestellt, welche in den folgenden Bereich fallen: Nickel 95 bis 5 0/0, Kupfer 5 bis 95 o/_o, Barium 0,1 bis 8,5 o/_o.

Diesen Legierungen wurde gewöhnlich eine geringe Magnesiummenge, ungefähr o,i o/₀₎ als sauerstoffaufnehmendes Mittel zugefügt; dies kann .jedoch gegebenenfalls unterlassen werden, das Barium selbst kann nämlich den ,gleichen Zweck erfüllen. Auch andere be-, kannte sauerstoffaufnehmende Mittel, z. B. 6s ' jSalcium, erscheinen für diesen Zweck ge-'■-■■•eignet.

·■■'■ Man kann den angegebenen Legierungen wechselnde Chrommengen zufügen, um den Vorteil der verdampfungsverhindernden Wirkung des Chroms auf das Barium in der Legierung sowie einer vergrößerten Korrosionwiderstandsfähigkeit zu sichern. Derartige Legierungen können in der oben beschriebenen Weise im folgenden Bereich der Bestandteile hergestellt werden: Nickel 5 bis 950/0, Kupfer 5 bis 95%, Barium 0,1 bis 8j>5 °/o, Chrom 0,1 bis 25 o/_o.

Zu diesen Legierungen können die obenerwähnten Hilfsmaterialien gegebenenfalls in gleicher Weise zugefügt werden. Infolge des "Chromzusatzes treten beim Schmelzverfahren keine Schwierigkeiten auf, obgleich während der ÜberHtzungsperiode mehr Gas abgegeben wird. Der Chromzusatz greift das Legieren von Barium nicht stark- ,an. Praktisch das ganze Chrom legiert mit dem Nickel, da Kupfer- Chrom-Legierungen nur mit großer Schwierigkeit hergestellt werden können.

Es wurde festgestellt, daß Nickel-Barium-Kupfer-Legierungen mit einem Gehalt von nur 0,50/0 Barium beim Gebrauch als Elektronen aussendende Körper in einer Vakuumröhre eine ebenso hohe Elektronienausstrahlung ergeben, wie die zur Zeit im Handel üblichen, mit einer Schicht versehenen Elektronen aussendenden Körper, und daß sie ganz ebenso befriedigend arbeiten. Durch Verwendung derartiger Legierungen für Elektronen aussendende Körper .können die üblichen teuren und unbefriedigenden Beschichtungsverfahren entbehrt werden; gleichzeitig "wird eine befriedigendere und dauerhaftere Elektrode erhalten.

Gute Ergebnisse wurden auch bei Anwen- ¹OS dung von Legierungen mit 460/0 Kupfer, 460/0 Nickel, 40/0 Chrom und 4 0/0 Barium in Gasentladungsröhren erhalten, die in Zündsystemen benutzt werden.

Es wurden auch durch das erfindungsgemäße Verfahren Legierungen aus Barium und Kupfer erfolgreich hergestellt. Der erreichbare höchste Bariumgehalt betrug 3,60/0; bei diesem Prozentsatz zeigte die Legierung Anzeichen, nichthomogen zu sein. Der Schmelzpunkt des Kupfers wird durch den Zusatz weniger Prozente Barium stark erniedrigt.

Obgleich Barium als am befriedigendsten festgestellt wurde, können auch andere, eine niedere Arbeitsfunktion besitzende Metalle, z. B. andere Erdalkalimetalle, bei der Herstellung der Legierung benutzt werden.

Claims (11)

1. Pa τ ε ν τ λ ν s ρ R ϋ c η ε :
   ι. Verfahren zur Herstellung eines Elektronen aussendenden Körpers, der aus einer einheitlichen Legierung aus einem Metall niederer Arbeitsfunktion, vorzugsweise Barium, und einem Metall höherer Arbeitsfunktion hergestellt und geformt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestandteil höherer Arbeitsfunktion Kupfer ίο und Nickel 'enthält.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Verhältnisse benutzt werden: Barium ο,ι bis 8,5%, Kupfer s,o bis 95,oO/₀, Rest Nickel.·
   
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine höhere Arbeitsfunktion besitzende Bestandteil aus Kupfer, Nickel und Chrom besteht.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Verhältnisse benutzt werden: Barium 0,1 bis 8,50/0, Kupfer 5,0 bis 950/0, Chrom 0,1 bis 25)00/0, Rest Nickel.
5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Kupfer weniger als 500/0 beträgt.
6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Kupfer größer als 300/0 ist.
7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der Legierung der eine höhere Arbeitsfunktion besitzende Bestandteil geschmolzen und mit einer visoosen Schlacke bedeckt, hierauf das eine niedere Arbeitsfunktion besitzende Metall durch Einführung unter - die Oberfläche der Schmelze zugefügt wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlacke aus kieseligem-Material besteht, das beispielsweise folgende Bestandteile enthält: BaO 32,60/0, B₂O_f, 8,70/0, K₂O 5,40/0, Al₂O₃ 13,10/0, SiO₂ 40,20/0.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das eine niedere Arbeitsfunktion besitzende Metall vor der Einführung in die Schmelze in eine Folie aus einem der anderen Bestandteile der Legierung eingewickelt wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze vor der Zufügung des eine niedere Arbeitsfunktion besitzenden Metalls überhitzt und dann wieder auf eine Temperatur abgekühlt wird, die nur ein wenig über ihrem Schmelzpunkt liegt.
11. 11. Verfahren nach einem der Anspräche 7 bis 1 o, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze nach Zufügung des eine niedere Arbeitsfunktion besitzenden Metalls für eine kurze Zeitdauer, z. B. 30 Sekunden bis 2 Minuten, stehengelassen wird, bevor das Gießen stattfindet.