DE967660C

DE967660C - Emissionsschichttraeger fuer unmittelbar oder mittelbar geheizte Oxydkathoden in elektrischen Entladungsroehren

Info

Publication number: DE967660C
Application number: DET6784A
Authority: DE
Inventors: Walter Berg
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1952-10-04
Filing date: 1952-10-04
Publication date: 1957-12-05

Description

Emissionsschichtträger für unmittelbar oder mittelbar geheizte Oxydkathoden in elektrischen Entladungsröhren In elektrischen Entladungsröhren für die Fernmeldetechnik und verwandte Gebiete verwendet man als Elektronenquelle vielfach Glühkathoden mit einer Oxydschicht, die auf einem metallischen Emissionsschichtträger aufgebracht ist. Der Emissionsschichtträger besteht vorwiegend aus reinem Nickel, weil dieses das Emissionsvermögen der Oxyde nicht beeinträchtigt und letztere darauf gut haften. Für unmittelbar geheizte Kathoden hat der Emissionsschnchtträger die Form eines Drahtes oder Bandes und für mittelbar geheizte Kathoden die Gestalt eines Röhrchens. In beiden Fällen ergeben sich Schwierigkeiten aus der verhältnismäßig geringen mechanischen Festigkeit, insbesondere Wärmestandfestigkeit, des reinen Nickels. Bei ummittelbar geheizten Glühkathoden muß man diesem Umstand dadurch Rechnung tragen, daß der Glühdraht schwach angefedert wird, da sonst, insbesondere bei dünnen, für eine geringe Heizstromstärke bemessenen Drähten, während der Fertigung und der Lebensdauer der Kathode frühzeitig Fadenbrüche auftreten. Die schwache Anfederung hat aber andererseits den Nachteil, daß der Glühdraht leicht in mechanische Schwingungen gerät und sogernannte Klinggeräusehe sowie infolge der damit verbundenen Abstandsänderungen auch Kennlinienänderungen hervorruft. Bei rohrförmigen, mittelbar geheizten Kathoden, welche an beiden Enden in Isolierbrücken abgestützt zu werden'pfi:egen, zwingt die Verwendung von reinem Nickel zur Wahl verhältnismäßig großer Wandstärken, die eine merkliche Wärmeträgheit der Kathode zur Folge haben; andernfalls würde sieh nämlich die heiße Kathode leicht durchbiegen und verziehen, was zu Kennlinien- und Kapazitätsänderungen Anlaß, gäbe.
Die Erfindung bezweckt eine Vergrößerung der Wärmestandfestigkeit des Emissionsschichtträgers einer Glühkathode ohne Preisgabe seiner sonstigen, günstigen Eigenschaften. Zu diesem Zweck wird dem Grundmetall des Emissionsschichtträgers, vorzugsweise Nickel, aber auch Kobalt .odex auch einer Nickel-Kobalt-Legierung, gemäß der Erfindung ein geringer, etwa i bis 5 :Gewichtsprozente betragenider Zusatz von Karbiden, Nitriden, Boriden und Siliziden der Übergangsmetalle der 4. bis b. Gruppe des Periodischen Systems, also von Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadium, Niob, Tautal, Chrom, Molybdän oder Wolfram, beigegeben, welcher das Emissionsvermögen der Oxydschicht nichtbeeinträchtigt. Als Zusatzstoffe eignen sich insbesondere die Karbide von Titan, Zirkon und Wolfram und die Nitride von Zirkon, Vanadin und Niob, sowie Mischungen solcher Karbide und Nitride.
Es ist bereits bekannt, das für die Herstellung von Kathodenschichtträgern bestimmte Nickel mit anderen Metallen zu legieren, um eine bessere Dauerstandfestigkeit zu erzielen. Beispielsweise hat man zu .diesem Zweck Nickel-Beryllium in Betracht gezogen. Der Beryllium-Zusatz bildet jedoch bei der Umwandlung der in Form von Erdalkalikarbonaten aufgetragenen Emissionsischicht in :die entsprechendem Oxyde mit der dabei frei werdenden Kohlensäume schlecht leitende Oxydzwischenschichten, welche Glas Emissionsvermögen der Kathode herabsetzen. Es ist ferner bekannt, drahtförmige Emissionsschächtträger aus einer Legierung von Nickel, Kobalt, Eisen und Titan, mit Verunreinigungen von Aluminium und Mangan herzustellen. Von diesen Zusätzen hat sich insbesondere das Eisen und das Mangan als emissionsis@chädlich erwiesen. Eine andere bekannte Legierung für Trägierkörper von Oxydkathoden besteht aus. Nickel mit Zusätzen von Aluminium, Silizium, Magnesium und Kohlenstoff. Diese Zusätze dienen teils zur Erhöhung der Emissionsfähigkeit und teils zur Vergrößerung des spezifischen Widerstandes und der mechanischen Festigkeit. Letztere wurde damit erklärt, daß. Silizium und Magnesium mit dem Kohlenstoff Karbide bilden und diese mit dem Nickel ein kristallines Gefüge großer Festigkeit ergeben. Nach neueren Erkenntnissen ist die Anwesenheit von Silizium in Emissionsschichtträgern unerwünscht, weil ies die Entstehung schädlicher Zwischenschichten zwischen der Emissionsschicht und ihrer Unterlage begünstigt.
Von diesen Nachteilen sind für unmittelbar oder mittelbar geheizte Oxydkathoden, die mit Zusätzen nach der Erfindung versehen sind, frei. Ihre Verwendung hat darüber hinaus den Vorteil, daß die angestrebte Erhöhung der Wärmestandfestigkeit bereits mit geringen Mengen der Zusatzstoffe drreicht wird, welche die übrigen Eigenschaften des Nickels praktisch unverändert -lassien.
Es ist ferner bekannt, :eine Thoriumkathode in der Weise aufzubauen, daß sich zwischen dem Trägermetall und dem Thorium-Belag Karbidschichten befinden. Es ist jedoch offensichtlich, daß diese Zwischenschichten keine Erhöhung der Festigkeit des Trägermetalls bewirken können.
Als Zusatzstoffe werden bei der Erfindung solche Metallverbindungen (Karbide; Nitride, Boride und Silizide der genannten Elemente der 4. bis 6. Gruppe des periodischen Systems) verwendet, welche, wie :es bei Werkzeugstählen bekannt ist, die Widerstandsfestigkeit des Grundmetalls vergrößern. Im Gegensatz zu den Werkzeugstählen, handelt es sich beim Gegenstand :dieser Erfindung nichi um die Erzielung einer größeren Schnitthaltzgkeit, sondern in neuartiger Weise um die Erhöhung der Wärmestandfestigkeit von Kathodemschichtträgern, für welche Gesichtspunkte -zu beachten sind, die bei den Werkzeug-Hartmetallen nicht in Erscheinung treten.
Erprobte Mengen und Arten von Zusätzen zu dem Grundmetall :eines Emissiansschichtträgers sind folgende: 2 % Ti C, 2 % Ti C -f- Ta. C im Verhältnis i : i gemischt, 2 ojo ZrN, 2 % Zr N+VN im Verhältnis i : i gemischt, 2 % Ti C + Nb N_ im Verhältnis i : i gemischt.
Diese Zusätze können sowohl reinem Nickel oder reinem Kobalt als auch einer Nickel-Kobalt-Legierung, z. B. mit der Zusammensetzung 6o % Ni 40 % Co; beigegeben werden. Es hat sich ferner als zweckmäßig erwiesen, einen weiteren Zusatz von nicht mehr als o, 5 % Chrom hinzuzufügen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Emissionsschichtträger für unmittelbar oder mittelbar geheizte Oxydkathoden, bestehend aus einem Metall, an welchem die Emissionsschicht gut haftet, insbesondere aus Nickel, Kobalt oder :einer Nickel-Kobalt-Legierung, gekennzeichnet durch :einen geringen, etwa i bis 5 Gewichtsprozente betragenden Zusatz von Karbiden, Niiriden, Boriden rund Siliziden der übergangsmetalle Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadium, Niab, Tautal, Chrom, Molybdän oder Wolfram der 4. bis 6. Gruppe dies Periodischen Systems, welche das Emissionsvermögen der Kathode nicht nachteilig beeinflussen.
2. Emissionsschichtträger nach Anspruch i, -dadurch gekennzeichnet, daß :er die Zusätze in Form von Karbiden von Titan, Zirkon und Wolfram enthält.
3. Emissionssehichtträgex nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß er die Zusätze in Form von Nitriden von Zirkon, Vanadin und Niob enthält.
4. Emissionsschichtträger nach Anspruch i bis 3, :dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz aufs einem Gemisch von etwa gleichen Teilen zweier Karbide oder zweier Nitride oder je eines Karbides, und Nitrides verschiedener Metalle besteht.
5. Emis iansschi.chtträger nach Anspruch z bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eT außer Karbiden und/oder Nitriden einen Zusatz von ,etwa o,5 Gewichtsprozent oder weniger metallischem Chrom enthält. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 755 o25, 635 386; britische Patentschrift Nr. 534 198; USA.-Patentschrift Nr. 2 566 115.