DE932855C

DE932855C - Process for producing glow cathodes for electrical discharge tubes

Info

Publication number: DE932855C
Application number: DET7120A
Authority: DE
Inventors: Walter Berg
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1952-12-16
Filing date: 1952-12-16
Publication date: 1955-09-12

Description

Verfahren zum Herstellen von Glühkathoden für elektrische Entladungsröhren Die Erfindung betrifft eine Glühkathode für elektrische Entladungsröhren, insbesondere Hochvakuumröhren, die mit einer Emissionsschicht versehen ist, welche vorzugsweise aus Erdalkalimetalloxyden besteht.Process for the production of hot cathodes for electric discharge tubes The invention relates to a hot cathode for electrical discharge tubes, in particular High vacuum tubes, which is provided with an emission layer, which is preferably consists of alkaline earth metal oxides.

Als Emissionsschichtträger verwendet man Drähte, Bänder oder Röhrchen, die vorwiegend aus Nickel oder einer Nickellegierung hergestellt sind. Eine der Bedingungen, welche eine solche Glühkathode erfüllen muß, besteht darin, daß die Emissionsschicht auf der Unterlage fest haftet. Dies gilt in besonders hohem Maße von Kathoden, die eine lange Lebensdauer erreichen sollen oder starken elektrostatischen Kräften ausgesetzt sind, wie es in der Sperrphase bei Gleichrichtern der Fall ist, oder denen der Emissionsstrom stoßweise entnommen wird, was beispielsweise bei Elektronenröhren im Impulsbetrieb geschieht.Wires, tapes or tubes are used as emission layers, which are mainly made of nickel or a nickel alloy. One of the Conditions which such a hot cathode must meet is that the Emission layer adheres firmly to the base. This is particularly true of cathodes, which should achieve a long service life or strong electrostatic Are exposed to forces, as is the case with rectifiers in the blocking phase, or from which the emission current is withdrawn intermittently, which is the case, for example, with electron tubes happens in pulse mode.

Es ist bekannt, die Haftung der Emissionsschicht an der Metallunterlage dadurch zu verbessern, däß man auf der glatten Oberfläche des Emissionsschichtträgers vor dem Auftragen der Emissionsschicht ein Metallnetz befestigt oder ihn mit einem dünnen Draht bewickelt. Die Emissionsmasse dringt in die Zwischenräume der Drahtauflage ein und wird dort gewissermaßen verankert, so daß sie besser haftet als auf der glatten Oberfläche. Es leuchtet ohne weiteres ein, daß das Aufbringen einer solchen Drahtauflage die Herstellung einer Kathode erheblich verteuert und außerdem besteht die Gefahr, daß der dünne Auflagedraht bricht oder reißt und eine Unebenheit oder Spitze bildet, die zu autoelektronischen Entladungen oder bei Röhren mit sehr kleinen Elektrodenabständen sogar zu einem Kurzschluß zwischen der Kathode und der ihr benachbarten Elektrode führen kann.It is known that the emission layer adheres to the metal substrate to improve by that on the smooth surface of the emission layer support before applying the emission layer a metal net attached or with a wrapped in thin wire. The emission mass penetrates into the spaces between the wire support and is anchored there, so to speak, so that it adheres better than on the smooth surface. It goes without saying that the application of such a Wire support makes the manufacture of a cathode considerably more expensive and also exists the risk that the thin support wire breaks or tears and a bump or Tip forms that lead to autoelectronic discharges or in the case of tubes with very small Electrode gaps even lead to a short circuit between the cathode and the one adjacent to it Lead.

Man kann eine Verankerung der Oxydschicht in der Oberfläche des Emissionsschichtträgers auch in der Weise erzielen, daß man den Emissionsschichtträger im Sandstrahlgebläse aufrauht. Dadurch entstehen kleine Erhöhungen und. Vertiefungen, in denen die Emissionsschicht festgehalten--wird. Versuche haben jedoch gezeigt, daß der Wärmehaushalt so hergestellter Kathoden nicht befriedigt, denn sie benötigen, um die vorgeschriebene Betriebstemperatur zu erreichen, eine größere Heizleistung als sonst gleiche Kathoden mit blankem Emissionsschichtträger. Mit Hilfe der im folgenden. beschriebenen Erfindung ist es aber möglich, diese Nachteile zu überwinden.The oxide layer can be anchored in the surface of the emission layer carrier also achieve in such a way that the emission layer carrier in the sandblasting blower roughening. This creates small bumps and. Recesses, in which the emission layer is held. However, tests have shown that the heat balance of cathodes produced in this way is not satisfactory because they need in order to achieve the prescribed operating temperature, a greater heating output than otherwise the same cathodes with a bare emission layer carrier. With the help of the im following. described invention it is possible to overcome these disadvantages.

Erfindungsgemäß wird der metallische Emissionsschichtträger einer Glühkathode für elektrische Entladungsgefäße vor dem Aufbringen der Emissionsschicht mechanisch aufgerauht und anschließend elektrisch poliert. Nachdem der- Emissionsschichtträger von den Resten der Badflüssigkeit, in die er beim Elektropolieren getaucht wird, befreit und getrocknet worden ist, wird die Emissionsschicht in bekannter Weise, insbesondere durch Auftragen einer Erdalkalikarbonatpaste, aufgebracht. Versuche haben erwiesen, daß eine solche Kathode keine größere Heizleistung erfordert als eine gleichartige Kathode mit glattem blankem Emissionsschichtträger, sich aber andererseits durch eine erheblich größere Haftfestigkeit der Emissionsschicht und ' das Fehlen der sogenannten Spratzerscheinungen auszeichnet.According to the invention, the metallic emission layer carrier is a Hot cathode for electrical discharge vessels before the emission layer is applied mechanically roughened and then electrically polished. After the emission layer carrier from the remnants of the bath liquid in which it is immersed during electropolishing, has been freed and dried, the emission layer is in a known manner, in particular by applying an alkaline earth carbonate paste. try have shown that such a cathode does not require a greater heating power than a similar cathode with a smooth, bare emission layer carrier, but itself on the other hand by a considerably greater adhesive strength of the emission layer and '' is characterized by the absence of the so-called splatter phenomena.

Der Vorgang des Elektropolierens darf als bekannt vorausgesetzt werden. Er besteht kurz gesagt darin, daß der metallische Gegenstand, dessen Oberfläche glänzend blank gemacht werden soll, als Anode in eine Elektrolytflüssigkeit gehängt und dem Stromdurchgang ausgesetzt wird. Dadurch werden zunächst die mikroskopisch kleinen Spitzen ah der Oberfläche des Arbeitsstückes abgetragen, während die makroskopischen Unebenheiten erhalten bleiben. Wenn man die Behandlung in diesem Zeitpunkt abbricht, erhält man einen Emissionsschichtträger, dessen Oberfläche zwar feine Erhebungen und Vertiefungen aufweist, in denen die Emissionspaste verankert werden kann, jedoch ist diese unebene Oberfläche hochglänzend. Letzteres dürfte eine wesentliche Ursache für das günstige wärmewirtschaftliche Verhalten der gemäß der Erfindung hergestellten Kathode sein. Durch das mechanische Aufrauhen wird das Strahlungsvermögen des Emissionsschichtträgers stark vergrößert, so daß ein merklicher Teil der der Kathode zugeführten Wärme durch die Emissionsschicht hindurch abgestrahlt wird, -was nicht nur einen durch eine vermehrte Wärmezufuhr auszugleichenden Verlust bedeutet, sondern auch eine unerwünschte Temperaturerhöhung an den übrigen Elektroden bewirkt. Das Elektropolieren der Oberfläche des Emissionsschichtträgers setzt sein Strahlungsvermögen wieder auf den Wert, den es Vor dem Aufrauhen hatte,. herab. Das Strahlungsvermögen ist unter Umständen sogar noch geringer als das eines glatten, also nicht absichtlich mit Ünebenheiten versehenen Emissionsschichtträgers. Beim Umwandeln der aus Erdalkalikarbonaten bestehenden Emissionsschicht in die entsprechenden Erdalkalimetalloxyde wird nämlich Kohlensäure frei und an der Grenzfläche zwischen dem Emissionsschichtträger und der Emissionsschicht eine Zwischenschicht erzeugt, die das Emissionsvermögen der Kathode in einem von der Zusammensetzung des Emssionsschichtträgers abhängigen Maß verschlechtert. Die nach der Erfindung hergestellten Unebenheiten des Emissionsschichtträgers vergrößern seine wirksame Oberfläche, während die Menge der aufzutragenden Emissionspaste und damit auch die aus ihr frei werdende Menge der Kohlensäure gleichbleiht. Letztere tritt also mit einer größeren Metalloberfläche in Wechselwirkung und erzeugt eine dünnere und das Emissionsvermögen weniger störende Zwischenschicht.The process of electropolishing can be assumed to be known. In short, it consists in the metallic object, its surface to be made shiny, hung in an electrolyte liquid as an anode and exposed to the passage of current. This first makes the microscopic small points ah the surface of the workpiece worn away, while the macroscopic Bumps are retained. If you stop the treatment at this point, an emission layer carrier is obtained, the surface of which has fine elevations and has recesses in which the emission paste can be anchored, however this uneven surface is glossy. The latter is likely to be a major cause for the favorable thermal economic behavior of those produced according to the invention Be cathode. The mechanical roughening increases the radiation capacity of the emission layer carrier greatly enlarged, so that a considerable part of the heat supplied to the cathode is carried through the emission layer is radiated through, -which is not just one through one Increased heat supply means to compensate for loss, but also an undesirable one Causes temperature increase on the other electrodes. The electropolishing of the surface of the emission layer carrier sets its emissivity back to the value that it had before buffing. down. The radiant power may even be even less than that of a smooth one, that is not intentionally provided with unevenness Emission support. When converting those consisting of alkaline earth carbonates The emission layer in the corresponding alkaline earth metal oxides is namely carbonic acid free and at the interface between the emission layer support and the emission layer an intermediate layer is created that reduces the emissivity of the cathode in one of the amount depending on the composition of the emission layer support deteriorated. the Increase unevenness of the emission layer carrier produced according to the invention its effective surface, while the amount of emission paste to be applied and so that the amount of carbonic acid released from it also remains the same. Latter thus interacts with a larger metal surface and creates a thinner and the emissivity less disturbing intermediate layer.

Das Wesen der Erfindung soll nun noch an einem Ausführungsbeispiel kurz erläutert werden. Man nehme einen röhrchenförmigen Emissionsschichtträger aus Nickel oder einer Nickellegierung und behandle ihn im Silizium-Karbid- oder Sandstrahlgebläse, bis seine Oberfläche rauh und matt geworden ist. Dann entfernt man etwa haften gebliebene Körnchen und bringt eine Mehrzahl solcher Emissionsschichtträger als Anode in eine Elektropoliereinrichtung. Diese enthält eine Badflüssigkeit, deren Zusammensetzung sich nach dem Metall richtet, aus dem die zu polierenden Gegenstände bestehen; für Nickel nimmt man beispielsweise ein Gemisch aus Schwefel-Phosphorsäure oder aber ein Gemisch von Essigsäureanhydridüberchlorsäure. Um die mikroskopisch feinen Spitzen, die das Strahlungsvermögen vergrößern, zu entfernen, behandelt man die Emissionsschichtträger etwa 5 bis 30 Sekunden mit einer Stromdichte von ungefähr io bis 5o A/cm2. -Anschließend werden die Emissionsschichtträger aus dem Bad herausgenommen, durch Abspülen in klarem Wasser gereinigt und getrocknet. Hierauf sind sie fertig zum Aufbringen einer Emissionsschicht in üblicher Weise.The essence of the invention will now be briefly explained using an exemplary embodiment. Take a tubular emission layer carrier made of nickel or a nickel alloy and treat it in a silicon carbide or sandblast blower until its surface has become rough and matt. Any remaining granules are then removed and a plurality of such emission layers are placed in an electropolishing device as anodes. This contains a bath liquid, the composition of which depends on the metal from which the objects to be polished are made; for nickel, for example, a mixture of sulfur-phosphoric acid or a mixture of acetic anhydride-overchloric acid is used. In order to remove the microscopically fine tips that increase the radiation capacity, the emission layers are treated for about 5 to 30 seconds with a current density of about 10 to 50 A / cm2. -The emission layer carriers are then taken out of the bath, cleaned by rinsing them in clear water and dried. They are then ready to apply an emission layer in the usual way.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of hot cathodes for electrical discharge tubes, characterized in that the metallic emission layer carrier before applying the emission layer, first mechanically roughened and then is electrically polished until the surfaces of the roughened Bumps have become bare. z. Method according to claim i, characterized in that that the mechanical roughening takes place in the silicon carbide or sandblasting blower. 3. The method according to claim i, characterized in that the emission layer carrier cleaned after electropolishing, dried and then with alkaline earth carbonate paste is covered. 4. Hot cathode, which according to the method according to claim i or the following is characterized by their use in high vacuum rectifiers or tubes for impulse operation.