DE868026C - Verfahren zur Herstellung einer nicht als Gluehkathode dienenden Elektrode fuer ein elektrisches Entladungsgefaess - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung einer nicht als Glühkathode dienenden Elektrode für ein elektrisches Entladungsge#fäß Als hochbelastete, nicht als Glühliathode dienende Elektroden, insbesondere Anoden, in elektrischen Entladungsgefäßen werden häufig solche mit gut Wärme abstrahlenden Oberflächen verwendet. Diese Oberflächen können durch mechanische Bearbeitung (Mattieren) hergeetellt werden. Man erzeugt sie ferner durch Aufbringen eines dunklen, gut abstrahlenden Werkstoffes, wie z. B. Kohle, schwarzes Chrom, Zirkon, Chromoxyd usw., wobei darauf geachtet wird, daß die Elektrode beim späteren Entgasungsglühen nicht so hoch erhitzt wird, daß der Überzugswerkstoff mit dem darunterliegenden eigentlichen Elektrodenmetall reagiert, weil sonst die gute Wärmeabstrahlfähigkeit der Oberfläche verlorengeht. Diese Verfahren zur Erhöhung der Wärmeabstrahlung der Elektrodenoberfläche haben röhrentechnische Nachteile. Entweder ist, wie beim Mattieren, die Verbesserung der Abstrahlung nur gering, oder die Entgasbarkeit der Elektroden und folglich auch der Entladungsvorgang werden, wie bei Kohleschwärzung, ungünstig beeinflußt, oder aber die Haftfähigkeit der aufgebrachten Stoffe ist unzureichend, wodurch Schwierigkeiten beim Aufbau des Elektrodensystems und damit ebenfalls beim Betrieb des Entladungsgefäßes entstehen. Durch die Erfindung werden diese Schwierigkeiten überwunden.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer nicht als Glühkathode dienenden Elektrode für ein elektrisches Entladungsgefäß ist dadurch gekennzeichnet, daß auf die Elektrode oder auf eine auf die Elektrode aufgebrachte metallische Zwischenschicht ein oder mehrere mit dem Elektrodenstoff, mit der metallischen Zwischenschicht oder miteinander die Metallverbindung bildende Metalle oder Metallegierungen beispielsweise mechanisch, durch Aufsprühen, elektrolytisch oder kataphoretisch in einer Schicht von z. B. io y Stärke aufgebracht werden, und die Verbindung durch Erhitzen außerhalb oder zweckmäßig innerhalb der Röhre und vorzugsweise im Zusammenhang mit dem Pumpvorgang erzeugt wird. Bei einem nach dein erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Entladungsgefäß soll die in Frage kommende Elektrode ganz oder teilweise, vorzugsweise an der nach außen abstrahlenden Seite, eine aus intermetallischen, sich unterhalb ihres Schmelzpunktes bildenden Verbindungen bestehende rauhe und dadurch gut abstrablende Oberfläche haben, die aus zwei oder mehreren bei Betriebstemperatur nicht aus den Verbindungen verdampfenden Metallen gebildet ist, von denen wenigstens eines einen Schmelzpunkt unterhalb des Schmelzpunktes der intermetallischen Verbindung und des Unterlagestoffes hat.
• Die erfindungsiemäß benutzten intermetallischen Verbindungen zeichnen sich durch eine extrem rauhe Oberfläche und gute Haftung aus.
• Die Elektroden gemäß der Erfindung können dadurch hergestellt werden, daß auf die Elektrode, z. B. aus Molybdän oder aus einer Molybdän-Nicke17 Legierung, oder auf eine auf diese Elektrode aufgebrachte metallische Zwischenschicht" z. B. - aus Chrom, ein oder mehrere mit dem Elektrodenstoff, mit der metallischen Zwischenschicht oder miteinander die Metallverbindung bildende Metalle, z. B. Aluminium oder Nickel und Aluminium oder Metallegierungen, z. B. eine Aluminiumlegierung, aufgebracht werden und die Verbindung durch Erhitzen außerhalb oder zweckmäßig innerhalb der Röhre und vorzugsweise im Zusammenhang mit dem Pumpvorgang erzeugt wird. Die auf zubringenden Metalle können mechanisch, durch Aufsprühen, elektrolytisch, kataphoretisch oder nach einem anderen Verfahren aufgebracht werden. Erfolgt die Bildung der Verbindung im Zusammenhang mit dein Pumpvorgang, so erhitzt man zweckmäßig dann erst auf die Verbindungstemperatur, wenn der Hauptteil der Gase abgepumpt ist, damit die rauhe Oberfläche der gebildeten Verbindung sich nicht mehr mit Gasen belegen kann, d. h. also, man verlegt die Bildung der Verbindung in den Zeitpunkt des Entgasungsglühens.
• Es ist vorteilhaft, die Metalle so auszuwählen, daß sich die Verbindung unter positiver, möglichst hoher Wärmetönung bildet.
• Außerdem ist es vorteilhaft, solche Metalle zu benutzen, bei denen die Abscheidung der Verbindung bereits bei geringer Konzentration der schwerer schmelzbaren Komponente erfolgt. Um glei#hzeitig eine gute Entgasung des Grundmetalls zu erleichtern, verwendet man zweckmäßig kritisch verformtes Grundmetall, d. h. ein Grundmetall, das beim Glühen ein schnelles Wachstum der Kristalle zu großen, quer durch die Metallbleche hindurchgehenden Kristallen zeigt. Wird ein Überzugsmetall durch Walzen aufgebracht, so kann dieses Walzen so geführt werden, daßt bei ihm gleichzeitig das Grundmetall kritisch verformt wird.
• Die Frage, ob bestimmte Metalle den angeführten Bedingungen ganz oder in ausreichender Weise genügen, kann mit Hilfe des Zustandsdiagramms der betreffenden Metallsysteme geklärt werden. Das Zusammenwirken der angeführten Bedingungen sei an dem Beispiel der Reaktion eines Auf lagemetalls (Aluminium) mit einem Kernmetall (Molybdän) erläutert. Das Aluminium sei als zusammenhängende Schicht von etwa io g auf das Kernmetall aufgebracht. Erhitzt man nun in einer nicht angreifenden Umgebung, insbesondere im Vakuum, so beginnt die Reaktion an der Grenzfläche Kernmetallauflagemetall. Die hierbei frei werdende Reaktionswärme bringt das Auflagemetall beschleunigt zum Schmelzen, so daß nunmehr die weitere Reaktion der beiden Metalle in der flüssigen Phase vor sich geht. Hierbei werden aus der flüssigen Phase viele kleine 1 Kristalle der erst bei noch höherer Temperatur schmelzenden Metallverbindung abgeschieden, und diese bildet-mit dem noch vorhandenen flüssigen Auflagemetall eine breiartige Masse. Dieser Vorgang dauert unter mehr oder weniger starken Umlagerungserscheinungen am Reaktionsort so lange an, bis das Auflagemetall für die Bildung der Verbindung aufgebraucht ist. Die in dieser Weise entstehende Metallverbindung besitzt, da sie aus .--äußerst vielen im- Wachstum behinderten Kristallkeimen entsteht, die außerdem in der flüssigen Phase noch stark umgelagert werden, das oben beschriebene lockere Gefüge mit sehr rauher Oberfläche, welcher die gute Wärmeabstrahlung zu eigen ist.
• Da die gebildeten Metallverbindungen einen hohen Schmelzpunkt haben, kann die Elektrode noch über die Reaktionstemperatur geglüfit werden, ohne daß die Verbindungen schmelzen und damit die entstandene Rauhigkeit bzw. das sehr hohe Abstrahlungsvermögen verlorengehen. Ein Glühen über den Schmelzpunkt der Metallverbindung wird jedoch zweckmäßig vermieden. Außerdem ist die Höhe der Glühtemperatur natürlich auch noch dadurch begrenzt, daß die betieffenden Metallverbindungen durch Herausdampfen einer der Komponenten oder durch Diffusion einer der Komponenten in das Grundmetall nicht zerfallen darf, da hierdurch ebenso wie durch das Schmelzen infolge Glättung der Oberfläche die gute Abstrahlung beeinträchtigt werden würde.
• Die Wärmetönung der benutzten Metallverbindung ist deshalb von Bedeutung, weil diese die Reaktion beschlehnigt und stürmischer macht und weil bei besonders großer Wärmetänung besonders lebhafte Umlagerungen in der flüssigen Phase und damit ein besonders lockeres Gefüge mit höchster Abstrahlung hervorgerufen werden.
• Zur Erläuterung dessen, daß es günstig ist, solche Metalle zu verwenden, bei denen die Abscheidung der Verbindung bereits bei geringer Konzentration der schwerer schmelzbaren Komponente erfolgt, dient die Abbildung. Es sei A das niedriger schmelzende Metall und B das höher schmelzende Metall. -4"B. sei die Verbindung. Diese Verbindung habe mit der niedriger schmelzenden Komponente ein Eutektikum, und die angegebene Lehre bedeutet nun, daß dieses Eutektikum zweckmäßig bei sehr niedrigem Gehalt der höher schmelzenden Komponente liegt. Dadurch wird gewährleistet, daß die Reaktion bereits einsetzt, wenn erst kleine Mengen der schwer schmelzenden Komponente in der Schmelze vorhanden sind. Hierdurch wird die Reaktion beschleunigt, so daß die gleiche günstige Wirkung wie bei großer Wärmetönung erhalten wird. Da die Reaktion sich in der Nähe der Schmelztemperatur des am niedrigsten schmelzenden Auflagemetalls abspielt, so ist es außerdem zweckmäßig, daß der Schmelzpunkt des Grundstoffes, also z. B. des Anodenmetalls, erheblich über dieser Schmelztemperatur liegt, da sonst das Kernmetall während der Reaktion seine Festigkeit verliert.
• Naturgemäß muß beim Herstellungsverfahren die Schichtdicke des oder der Auflagemetalle nicht zu groß gewählt werden, damit auch wirklich alles Auflagemetall verbraucht wird und die Oberfläche nicht aus dem Auflagemetall, sondern aus der intermetallischen Verbindung besteht. Wie bereits gesagt wurde, kann man von einem Grundmetall und einem Überzugsmetall ausgehen. Beide Komponenten der Verbindung können durch Legierungen ersetzt werden, wobei an Stelle der einen- Legierung für das Überzugsmetall auch ein Gemisch der betreffenden Metalle anwendbar ist. Wenn das beispielsweise aus Festigkeitsgründen gewählte Grundmetall für die Reaktion nicht geeignet ist, wird man eine Zwischenschicht vorsehen, die den Forderungen der Erfindung genügt. Wenn Aluminium als Überzugsmetall benutzt wird, so ist beispielsweise eine Zwischenschicht aus Chrom sehr zweckmäßig, da Aluminium mit Chrom eine außerordentlich hochschmelzende Verbindung bildet, die um mehrere hundert Grad höher schmilzt als der höchst schmelzende Bestandteil dieser Verbindung, nämlich das Chrom selbst. Ferner ist es möglich, die Komponenten der Verbindung als Pulvergelnische aufzubringen oder auch als eine Legierung mit der betreffenden Verbindung, wobei dann das zulegierte Metall in die Unterlage verschwindet und die Verbindung allein zurückläßt.
• Neben Eisen oder Nickel mit Aluminiumüberzug bewährt sich besonders Molybdän, Wolfram oder Thorium, ebenfalls mit einem Überzug von Aluminium oder mit einer Aluminiumlegierung. Ferner kann man bei einem Grundmetall von Eisen oder Nickel oder einer Eisen- oder Nickellegierung als Überzugsmetall Antimon oder eine Antimonlegierung verwenden. Außerdem eignet sich für Nickel oder eine Nickellegierung Magnesium oder eine Magnesiumlegierung als überzugsmetall. Geringere Effekte wurden erhalten, wenn man Zinn auf Eisen für die Herstellung der Verbindung verwandte.

Claims (1)

1. PATEN TANSPR i* CH E: i. Verfahren zur Herstellung einer nicht als Glühkathode dienenden Elektrode für ein elektrisches Entladungsgefäß, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Elektrode oder auf eine auf die Elektrode aufgebrachte metallische Zwischenschicht ein oder mehrere mit dem Elektrodenstoff, mit der metallischen Zwischenschicht oder miteinander die Metallverbindung bildende MetalleoderMetallegierungenbeispielsweisemechanisch, durch Aufsprühen, elektrolytisch oder kataphoretisch in einer Schicht von z. B. iou Stärke aufgebracht werden und die Verbindung durch Erhitzen außerhalb oder zweckmäßig innerhalb der Röhre und vorzugsweise im Zusammenhang mit dem Pumpvorgang erzeugt wird. :2. Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Verwendung solcher Metalle, die sich unter positiver, möglichst hoher Wärmetönung verbinden. 3. Verfahren nach Ansprach i oder:2, gekennzeichnet durch die Verwendung solcher Metalle, bei denen die Abscheidung der Verbindung bereits bei geringer Konzentration der schwerer schmelzbaren Komponente erfolgt. - 4. Verfahren nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmetall vor dem Herstellen der Verbindung kritisch verformt wird. 5. Elektrisches Entladungsgefäß mit einer oder mehreren nicht als Glühkathode dienenden Elektroden, z. B. einer Anode, die nach dem Verfahren gemäß Anspruch i oder folgenden hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß, sie ganz oder teilweise vorzugsweise an der nach außen abstrahlenden Seite eine aus intermetallischen, sich unterhalb ihres Schmelzpunktes bildenden Verbindungen bestehende rauhe und dadurch gut abstrahlende Oberfläche haben, die aus zwei oder mehreren bei Betriebstemperatur nicht aus den Verbindungen verdampfenden Metallen gebildet ist, von denen wenigstens eins einen Schmelzpunkt unterhalb des Schmelzpunktes der intermetallischen Verbindung und des Unterlagestoffes hat.