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Verfahren zur Nachbehandlung von auf Metallteilen für elektrische
Entladungsröhren hergestellten Kohleü berzügen Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zur Nachbehandlung von Kohleüberzügen auf Metallteilen für elektrische
Entladungsröhren.
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In elektrischen Entladungsröhren besitzen mit Kohle überzogene Gitter
oder Anoden viele Vorteile; z. B. strahlt eine bekohlte Elektrode die Wärme wirksamer
ab und arbeitet daher bei gleicher Leistung bei einer wesentlich tieferen Betriebstemperatur
als eine Elektrode aus blankem Metall. Da eine bekohlte Elektrode an sich Sekundärelektronen
schlecht emittiert, ist auch die S4undäremission solcher Elektroden geringer. Bei
einem bekannten Verfahren zur Bekohlung von Metall, beispielsweise von Nickel, für
elektrische Entladungsröhren werden die Metallteile eine oder zwei Stunden lang
bei einer Temperatur von etwa goo° C in einem Ofen in einer luftfreien Atmosphäre
eine kohlenstoffhaltigen Gases erhitzt, so daß sich ein Kohleüberzug auf den Metallteilen
niederschlägt. Wahrscheinlich findet irgendeine Reaktion zwischen dem Metall und
den Kohlenstoffdämpfen statt. Man hat festgestellt, daß in gewissen Fällen in einer
elektrischen Entladungsröhre mit einer Oxydkathode und mit in einer Atmosphäre eines
Kohlenwasserstoffgases,
beispielsweise Methan, Propan öder Butan,
bekohlten Metallteilen eine geringe Kathodenemission und eine unzulässig hohe Menge
Gas zu benierken war. -Die Erfindung hat sich zur Aufgabe ge° stellt, diese Mängel
des bisherigen Verfahrens zur Bekohlung von Metallteilen zu b6-: seitigen.
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Erfindungsgemäß werden die einen Kohleüberzug aufweisenden Metallteile
für elektrische Entladungsröhren in einer Wasserdampf enthaltenden Kammer bei Temperaturen
von höchstens 35o° C nachbehandelt. Beispielsweise werden diese Röhrenteile, nachdem
sie in der üblichen Weise hergestellt üpd mit Kohle überzogen sind, in einem Ofen
9o Minuten lang erhitzt, jedoch bei einer Temperatur; die -unterhalb der Temperatur
liegt; bei der Wasserdampf sich zersetzt und Sauerstoff abgibt, also unter 35o°
C, während gleichzeitig Dampf durch den Ofen geleitet wird: Vorzugsweise werden
die Teile, bevor sie in die Röhre eingebaut werden, in Dampf bei ioo bis 15o° C
erhitzt. Bei streifenförmigen Metallteilen kann man das Bekohlen und die Dampfbehandlung
aneinander anschließend und kontinuierlich ausführen. Es ist festgestellt worden,
daß diese Behandlung eine merkliche Verbesserung der Güte der Entladungsröhren herbeiführt,
und -zwar haben die Röhren eine bessere Emission, eine geringere Menge Restgase
und eine größere Lebensdauer. Es ist anzunehmen, daß in der Kühlkammer, die die
bekohlten Metallteile nach dem Verlassen der Bekohlungskammer notwendigerweise durchlaufen
müssen, Verunreinigungen,-beispielsweise Produkte der Gaszersetzung; absorbieren.
Diese Zersetzungsprodukte, die aus Naphthalin, Schwefel, Teer oder leichten Ölen
bestehen, können selbst dann, wenn sie nur in sehr geringen Mengen zugegen sind,
in vielen Fällen die Arbeitsweise der diese Metalle enthaltenden Entladungsröhre
schädlich beeinflussen dadurch, daß sie - die Elektronenemission herabsetzen oder
den hohen Gasgehalt erzeugen. Offenbar dient der Dampf nicht nur dazu; die unerwünschten
Nebenprodukte der Kohlenwasserstoffgase mechanisch zu entfernen, sondern auch dazu,
diejenigen Nebenprodukte, die normalerweise unterhalb von 35o° C noch nicht flüchtig
sind und von- der Kohleschieht absorbiert sind, zu verdampfen. Die Höchsttemperatur
von 350° C ergibt sich daraus, daß bei dieser Temperatur Sauerstoff in der Kammer
erzeugt wird; welcher den Kohleüberzug zerstört und das Metall oxydiert.
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In Abb. i ist eine Einrichtung zur Ausführung des. vorliegenden Verfahrens
dargestellt. Sie besteht aus einer röhrenförmigen Heizkammer i, ähnlich einem Muffelofen;
bei der Mittel vorgesehen sind, einen frei über urid.um"die Metallteile in der Kammer
strömenden Dampfstrahl zu erzeugen. Die Kammer wird von einem Heizkörper 8 erhitzt,
der aus einer die isolierte Kammer umgebenden Heizspüle besteht. Der Dampf wird
bei 'in der Mitte des Ofens eingelassen und strömt nach rechts bis zur Ausströmöffnung
3 durch - die Kammer. Die Metallteile werden in zylindrischen Trägern öder Schiffchen
q., in den Abbildungen als Röhren mit einem etwas kleineren Durchmesser als. dem
Innendurchmesser der Ofenkammern dargestellt, die am EncTd 'durch einen Schirm abgeschlossen
sind, in"cjen@:Ofen eingeführt. Um den Dämpf gleichmäßig über den ganzen Querschnitt
der Kammer zu verteilen, ist eine gelochte Scheibe 5 quer zur Kammer in der Nähe
des Einlaßstutzens z angeordnet und mit Hilfe einer Stange 6 an der undurchbrochenen
Scheibe? befestigt, die das linke Ende der Kammer abschließt. Das rechte Ende; -der
Kammer wird von 'einer undurchlässigen Scheibe 7' abgeschlossen, an der mit Hilfe
der Stange 6' die durchbrochene Scheibe 5' befestigt ist. Diese mit A und
B bezeichneten Scheiben besitzen einen solchen Durchmesser; daß sie gerade
in die Kammer eingeschoben werden können.
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Die zu behandelnden Röhrenteile werden in die Behälter q. eingelegt
und-von rechts her Ende an Ende in die Kammer eingeschoben: Darauf wird das äußere-Ende
der Kammer durch - die Scheibe 7' abgeschlossen. Die Kammer und ihr Inhalt werden
mit Hilfe der Heizspule 8 auf eine Temperatur von etwa 35o° (- erhitzt, während
man gleichzeitig gesättigten Dampf, vorzugsweise von reinem Wasser, durch den Stutzen
:2 unter geringem Überdruck in die Kammer einführt, so daß ein Dampfstrom durch
die Kammer aufrechterhalten wird. Es ist festgestellt worden, daß bekohlte Metallteile,
die 9o Minuten lang bei 35o° C mit Dampf behandelt wurden, eine gute Kathodenemission,
geringen Gasgehalt und eine große Lebensdauer gewährleisten.
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Es ist unzweckmäßig, die Röhrenteile der Luft bei- 3.5o' C auszusetzen,
vielmehr ist es zweckmäßig; die Temperatur der Teile allmählich und in Anwesenheit
des . Dampfes auf etwa ioo° C zu senken, bevor die Teile aus dem Ofen genommen werden.
Um den Zeitverlust zur Erhöhung und Senkung der Temperatur des Ofens zwischen zwei
Beschickungen zu vermeiden, wird gemäß der weiteren Erfindung .eine zweite Kammer
mit gleichem Durchmesser und gleicher Länge wie die Kammer r und koaxial zu ihr
vorgesehen.. Auch diese Kammer besitzt .einen Dampfeinlaßstutzen io, einen Dampfauslaßstutzen
und einen Heizkörper.ia, ähnlich-wie
die entsprechende andere Kammer
des Ofens. Die Kammer besitzt ferner Scheiben C und D am Einlaß- und Auslaßende,
die den Dampf gleichförmig über den ganzen Kammerquer= schnitt verteilen. Nach der
Behandlung bei... 350° C in der Kammer i werden die zylin= drischen Behälter mit
ihrem Inhalt und mit den Scheiben A und B nach links geschoben, so
daß die Scheiben A und B in die Lage der Scheiben D und C rücken.
Unmittelbar darauf wird die Kammer i von neuem mit Teilen beschickt, während die
Temperatur auf 350' C gehalten wird. Die bereits behandelte Ofenfüllung der
linken Kammer 9 wird aus dem Ofen bei einer Temperatur von etwa ioo° C und in Gegenwart
von Dampf herausgenommen. Eine dritte Füllung kann von rechts her in den Ofen eingeschoben
werden, wobei die zweite Füllung in die Kammer 9 rückt und der Inhalt der Kammer
9 von links fier aus dem Ofen herausgenommen wird. Das Einführen und Herausnehmen
der Behälter 4 wird durch halbkreisförmige Verlängerungen 13 und 14 der Röhrenwände
der Kammern i und 9 erleichtert.
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Die kontinuierliche Nachbehandlung bekohlter Metallstreifen läßt sich
mit der gleichen Bequemlichkeit durchführen. In Abb. 5 wird ein Metallstreifen 13,
aus dem Teile einer elektrischen Entladungsröhre hergestellt werden sollen, durch
einen Bekohlungsofen 14 und durch eine Heizkammer 15 auf eine Welle 16 aufgespult.
Durch die Kammer 15 geht ein ununterbrochener Strom von Dampf, der auf die günstigste
Behandlungstemperatur durch die Heizspule 17 überhitzt wird. Bei einer wirksamen
Behandlungslänge von etwa 30 cm kann man den Metallstreifen 13 mit einer
Geschwindigkeit von etwa 2,5 m pro Minute durch die auf 35o° C erhitzte Kammer
hindurchziehen. Die dem Streifen durch die .Heizspule zugeführte Wärme wird so eingestellt,
daß praktisch alle Verunreinigungen des Kohleüberzuges entfernt werden, während
der Streifen die Kammer 15 durchläuft.