RU2079922C1 - Method of fabrication of not cathode for electronic device and composition of solder for fabrication of hot cathode - Google Patents
Method of fabrication of not cathode for electronic device and composition of solder for fabrication of hot cathode Download PDFInfo
- Publication number
- RU2079922C1 RU2079922C1 RU94029850A RU94029850A RU2079922C1 RU 2079922 C1 RU2079922 C1 RU 2079922C1 RU 94029850 A RU94029850 A RU 94029850A RU 94029850 A RU94029850 A RU 94029850A RU 2079922 C1 RU2079922 C1 RU 2079922C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solder
- cathode
- sponge
- soldering
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Solid Thermionic Cathode (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к электронной технике, в частности к способам изготовления термокатодов для электронных приборов специального и бытового назначения. The group of inventions relates to electronic equipment, in particular to methods for manufacturing thermal cathodes for electronic devices for special and domestic purposes.
Известны способ изготовления катодного узла на основе металлопористого катода и состав припоя для его осуществления [1] Способ включает прессование и спекание вольфрамового порошка в виде стержня диаметром 50 мм, пропитку его медью, нарезание тонких дисков и удаление меди нагревом в водороде. Затем с помощью высокотемпературного припоя припаивают к одной поверхности диска катодные гильзы из молибдена, а на другую поверхность диска наносят смесь BaCO3, CaCO3, Al2O3, которую расплавляют в водороде для пропитки диска, после чего из диска вырезают гильзы с пропитанными торцевыми частями катода диаметром 1,5 мм. Припой содержит 60% Mo и 40% Ru.A known method of manufacturing a cathode assembly based on a metal-porous cathode and the composition of the solder for its implementation [1] The method includes pressing and sintering a tungsten powder in the form of a rod with a diameter of 50 mm, impregnating it with copper, cutting thin disks and removing copper by heating in hydrogen. Then, using high-temperature solder, molybdenum cathode sleeves are soldered to one surface of the disk, and a mixture of BaCO 3 , CaCO 3 , Al 2 O 3 is applied to the other surface of the disk, which is melted in hydrogen to impregnate the disk, and then the impregnated end sleeves are cut from the disk parts of the cathode with a diameter of 1.5 mm. The solder contains 60% Mo and 40% Ru.
Недостатками этого способа являются сложность и трудоемкость указанных технологических операций, возможность проникновения припоя в еще незаполненные активным веществом поры вольфрамового диска при пайке. The disadvantages of this method are the complexity and complexity of these technological operations, the possibility of penetration of the solder into the pores of the tungsten disk that are not yet filled with the active substance during soldering.
Известны способ изготовления катода и припой для его осуществления [2] В способе пористую вольфрамовую заготовку пропитывают алюминатом бария-кальция, затем проводят пайку керна и эмиттера в вакууме при температуре 1450oC с помощью никеля, который предварительно наносят в два слоя толщиной по 3 мкм на поверхность молибденового керна, прилегающего к эмиттеру, отжигая покрытие в водороде после нанесения каждого слоя. Кроме того, между керном и эмиттером в специальную канавку укладывают дополнительно никелевую фольгу. После пайки производится окончательная обработка эмиттера на токарном станке.A known method of manufacturing a cathode and solder for its implementation [2] In the method, the porous tungsten billet is impregnated with barium calcium aluminate, then the core and emitter are brazed in vacuum at a temperature of 1450 o C using nickel, which is previously applied in two layers with a thickness of 3 μm on the surface of a molybdenum core adjacent to the emitter, annealing the coating in hydrogen after applying each layer. In addition, between the core and the emitter, an additional nickel foil is placed in a special groove. After soldering, the emitter is finished on a lathe.
В этом способе не происходит проникновение припоя в пористый вольфрам, т.к. поры перед пайкой были заполнены активным веществом. Однако использование в качестве припоя никеля требует защиты места пайки специальными экранами для устранения запыленности электродов электронного прибора никелем при рабочих температурах металлопористого катода выше 950oC. Также следует отметить, что никель не вполне подходящий материал для пайки деталей из молибдена и вольфрама, так как хорошо известно, что он способствует их рекристаллизации, являясь причиной охрупчивания и уменьшения пористости изделий порошковой металлургии за счет укрупнения зерен. Кроме того, описанный способ также очень трудоемок, требует сложной подготовки керна перед пайкой с эмиттером.In this method, the solder does not penetrate into porous tungsten, because pores before soldering were filled with the active substance. However, the use of nickel as solder requires protection of the soldering place with special screens to eliminate dustiness of the electrodes of the electronic device with nickel at operating temperatures of the metal-porous cathode above 950 o C. It should also be noted that nickel is not a suitable material for soldering molybdenum and tungsten parts, since it is good it is known that it promotes their recrystallization, being the cause of embrittlement and a decrease in the porosity of powder metallurgy products due to the enlargement of grains. In addition, the described method is also very time-consuming, requires complex core preparation before soldering with the emitter.
Известны способ изготовления металлопористого катода и состав припоя для его реализации [3] в котором пропитанная активным веществом вольфрамовая губка соединяется с молибденовым керном катода припоем, представляющим собой молибденовый порошок, покрытый никелем, количество которого составляет 1 3% к весу припоя. A known method of manufacturing a metalloporous cathode and the composition of the solder for its implementation [3] in which the tungsten sponge impregnated with the active substance is connected to the solder with a molybdenum core of the cathode, which is molybdenum powder coated with nickel, the amount of which is 1 3% by weight of the solder.
Однако этот способ также технологически сложен и не обеспечивает хорошей воспроизводимости по прочности соединения эмиттера с корпусом. However, this method is also technologically complicated and does not provide good reproducibility in terms of the strength of the connection between the emitter and the housing.
Наиболее близкими по технической сущности к заявляемому способу являются способ изготовления металлопористого термокатода и состав припоя для его осуществления [4] в котором прессуется одно- или двухслойная губка из вольфрамового порошка, которая спекается в водороде и пропитывается активным веществом, после чего механически обрабатывается и с помощью припоя, состоящего из 75% Co и 25% W, паяется с корпусом в водороде при (1500 + 20)oCярк. Спаянные детали протачиваются до размеров готового катода.The closest in technical essence to the claimed method are a method of manufacturing a metal-porous thermocathode and the composition of the solder for its implementation [4] in which a single or double layer sponge of tungsten powder is pressed, which is sintered in hydrogen and impregnated with the active substance, after which it is mechanically processed and using the solder, consisting of 75% Co and 25% W, is soldered with the body in hydrogen at (1500 + 20) o C bright . Soldered parts are machined to the dimensions of the finished cathode.
Недостатком указанного способа является сложность обеспечения очень точного соблюдения указанной температуры пайки. Температурный интервал пайки соизмерим с точностью определения температуры широко используемым в производстве пирометром "Проминь". При более низкой температуре соединение деталей оказывается недостаточно прочным, а при более высокой температуре возможно испарение активного вещества из пор губки, что проводит к уменьшению запаса активного вещества в катоде и к частичному замещению выплавленного активного вещества припоем. К недостаткам припоя относится высокая температура его плавления. The disadvantage of this method is the difficulty of ensuring very accurate compliance with the specified temperature of the solder. The temperature range of soldering is commensurate with the accuracy of determining the temperature widely used in the production of the pyrometer "Promin". At a lower temperature, the connection of the parts is not strong enough, and at a higher temperature, the active substance can evaporate from the pore sponges, which leads to a decrease in the active substance supply in the cathode and to partial replacement of the melted active substance with solder. The disadvantages of solder include its high melting point.
Задача изобретения заключается в устранении испарения активного вещества из пор губки и исключении заполнения освободившихся пор припоем в процессе пайки. Это достигается снижением температуры пайки путем разработки нового припоя с температурой плавления (1400 + 20)oCярк, состоящего из элементов с низкой скоростью испарения, при температуре работающего катода (1100oCярк) для создания надежных вакуумных условий.The objective of the invention is to eliminate the evaporation of the active substance from the pores of the sponge and to prevent filling of the released pores with solder in the soldering process. This is achieved by lowering the soldering temperature by developing a new solder with a melting point (1400 + 20) o C bright , consisting of elements with a low evaporation rate, at a working cathode temperature (1100 o C bright ) to create reliable vacuum conditions.
Авторами впервые предложено выполнять операцию пайки пропитанного активным веществом эмиттера металлопористого катода с корпусом из тугоплавкого металла припоем из смеси W, Co и Mo с низкой скоростью испарения компонентов (10-8 г•см2/сек) при рабочих температурах металлопористого катода (табл. 1), обладающего температурой пайки 1400 1450oC, что на 70 100oC ниже известного припоя на основе W + Co.For the first time, the authors proposed to perform the operation of soldering a metal-porous cathode impregnated with an active substance emitter with a body made of refractory metal with a solder made of a mixture of W, Co and Mo with a low evaporation rate of components (10 -8 g • cm 2 / s) at operating temperatures of the metal-porous cathode (Table 1 ) having a soldering temperature of 1400 1450 o C, which is 70 100 o C lower than the known solder based on W + Co.
Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.
По известной технологии изготавливают одно- или многослойную губку из тугоплавких металлов или их смесей, или смесей тугоплавких металлов с металлами платиновой группы пористостью 18 28% пропитывают губку активным веществом, удаляют невпитавшийся материал с поверхности губки механическим способом, придавая ей при этом определенные геометрические размеры, приготавливают припой для пайки путем смешивания порошков кобальта (II, III), окиси вольфрама и молибдена и восстановления смеси в водороде при температуре 800 850oC, помещают припой на дно камеры в корпусе катода, подпрессовывают припой в камере, устанавливают пропитанную губку в корпус на спрессованный припой, подпрессовывают губку к припою и проводят соединение губки с корпусом пайкой в водороде при 1400 1450oC 4 6 минут, после чего проводят механическую обработку губки и корпуса до размеров готового катода.Using a well-known technology, a single or multilayer sponge is made of refractory metals or mixtures thereof, or mixtures of refractory metals with platinum group metals with a porosity of 18 28% impregnate the sponge with an active substance, remove un-absorbed material from the surface of the sponge mechanically, giving it certain geometric dimensions, solder for soldering are prepared by mixing powders of cobalt (II, III), oxides of tungsten and molybdenum and recovery mixture in hydrogen at a temperature of 800 850 o C, the solder was placed on the bottom of a measures cathode casing podpressovyvayut solder in a chamber set impregnated sponge in the body on the compressed solder podpressovyvayut sponge to solder and carried sponges connection with soldering body in hydrogen at 1400 1450 o C June 4 minutes, followed by mechanical processing and sponge body to dimensions of the finished cathode.
Подпрессовывание губки к припою и корпусу способствует образованию после пайки между торцевыми поверхностями губки и корпуса зазора, заполненного припоем, не более 0,1 мм. Количество необходимого припоя рассчитывается, исходя из величины зазоров между корпусом и губкой при полном заполнении их литым припоем. Prepressing the sponge to the solder and the body contributes to the formation of a gap of not more than 0.1 mm after soldering between the end surfaces of the sponge and the body of the sponge. The amount of solder needed is calculated based on the size of the gaps between the body and the sponge when they are completely filled with cast solder.
Использование припоя с более низкой температурой плавления нецелесообразно, т. к. при термической активировке металлопористых катодов при 1200 1250oCярк будет происходить активное пыление припоя, что отрицательно скажется на эмиссионных свойствах катода и приведет к запылению электродов электронных приборов. Применение в технологии изготовления металлопористого катода операции пайки с температурой выше 1450oC снижает эмиссионную надежность катода из-за возможности потери активного вещества и замещения его материалом припоя.Using a solder with a lower melting point is impractical, ie. K. Activation of heat at metal porous cathodes 1200 1250 o C will be active brightly dusting solder, which adversely affect the emission properties of the cathode and lead to dusting electrodes of electronic devices. The use of soldering operations with a temperature above 1450 o C in the technology of manufacturing a metal-porous cathode reduces the emission reliability of the cathode due to the possibility of losing the active substance and replacing it with solder material.
В таблице 2 приведен результат визуального контроля поверхности молибденовых пластин, на которые укреплялись вольфрамовой проволокой пропитанные активным веществом губки и проводился отжиг пластин с губками в водороде при температурах от 1420 до 1570oC, имитируя процесс пайки в катодах. Из таблицы 2 видно, что при температурах выше 1450oC, особенно выше 1520oC, на пластинах наблюдаются следы испарения активного вещества катодов в виде колец напыления разной плотности, т.е. с целью устранения потери активного вещества при пайке губки катода с корпусом целесообразно проводить пайку при температуре ниже 1460oCярк.Table 2 shows the result of visual inspection of the surface of molybdenum plates onto which sponges impregnated with the active substance were fixed with a tungsten wire and the plates with sponges were annealed in hydrogen at temperatures from 1420 to 1570 o C, simulating the process of soldering in cathodes. From table 2 it is seen that at temperatures above 1450 o C, especially above 1520 o C, traces of evaporation of the active substance of the cathodes in the form of spray rings of different densities are observed on the plates, i.e. in order to eliminate the loss of active substance when soldering the sponge of the cathode with the housing, it is advisable to solder at temperatures below 1460 o C bright .
Новый припой с температурой плавления (1400 + 20)oCярк разрабатывался путем легирования известного припоя, состоящего из 75% Co и 25% W, молибденом. Mo выбран исходя из того, что он так же, как Co и W, имеет низкую скорость испарения при температуре работающего катода (табл. 1) и в составе с кобальтом 37% Mo + 63% Co образует эвтектику с температурой плавления 1340oCярк.A new solder with a melting point of (1400 + 20) o C was brightly developed by alloying the well-known solder, consisting of 75% Co and 25% W, with molybdenum. Mo was chosen on the basis that it, like Co and W, has a low evaporation rate at the temperature of the working cathode (Table 1) and, in the composition with cobalt 37% Mo + 63% Co, forms a eutectic with a melting point of 1340 o C bright .
Из табл. 3 видно, что частичная замена вольфрама в припое состава 75% Co и 25% W на молибден вплоть до соотношения W Mo 50 50 приводит лишь к незначительному снижению температуры плавления припоя на 30oC. Изменение в составе припоя количества кобальта от 75 до 45% при равном соотношении W и Mo приводит к получению припоя с минимальной температурой плавления 1430oC при наличии 55% Co. Следует отметить, что в системе W Co количество Co 55% соответствует эвтектическому составу (55% Co 45% W) с температурой плавления 1495oCярк. Для дальнейшего снижения температуры плавления до (1400 + 20)oCярк повышено содержание молибдена в припое с 55% Co и вольфрамом до 23% для Tпл 1420oC и до 25% для Tпл 1400oC (табл. 3). Таким образом, получен искомый состав припоя 55% Co 23 25% Mo 20 22% с Tпл (1400 + 20)oCярк, который может быть использован для пайки металлопористых пропитанных активным веществом таблеток с корпусами при температуре 1400 1450oCярк с учетом перегрева на 30oC относительно температуры плавления припоя.From the table. Figure 3 shows that the partial replacement of tungsten in a solder with a composition of 75% Co and 25% W with molybdenum up to a ratio of W Mo 50 50 leads only to a slight decrease in the melting temperature of the solder by 30 o C. A change in the composition of the solder from 75 to 45% of cobalt with an equal ratio of W and Mo, solder is obtained with a minimum melting point of 1430 o C in the presence of 55% Co. It should be noted that in the W Co system the amount of
Припой удовлетворительно растекается по молибдену, коэффициент растекания равен 0,06 (kраст отношение площади исходного к площади растекшегося припоя). Припой изготавливают путем смешивания порошков кобальта (II, III) окиси, вольфрама и молибдена и восстановления смеси в водороде при температуре 800 850oC.The solder satisfactorily spreads over molybdenum, the spreading coefficient is 0.06 (k rast is the ratio of the initial area to the area of the spreading solder). The solder is made by mixing powders of cobalt (II, III) oxide, tungsten and molybdenum and reducing the mixture in hydrogen at a temperature of 800 850 o C.
Пример исполнения способа. An example of the method.
Были изготовлены вольфрамовые губки с пористостью 25% пропитанные аглюминатом 3BaO•0,5CoO•Al2O3, размер губок: ⌀ 1,4 мм, высота 0,6 мм. Параллельно 10 губок были впаяны в молибденовые корпуса катодов при температуре пайки (1500 + 20)oCярк припоем (75% Co + 25% W) и 10 губок впаяны в корпуса катодов при температуре (1400 - 1450)oCярк припоем на основе смеси 20% W + 55% Co + 25% Mo.Tungsten sponges with a porosity of 25% were impregnated with 3BaO • 0.5CoO • Al 2 O 3 sinter, sponge size: ⌀ 1.4 mm, height 0.6 mm. In parallel, 10 sponges were soldered to the cathode molybdenum bodies at a soldering temperature of (1500 + 20) o C brightly soldered (75% Co + 25% W) and 10 sponges were soldered to the cathode bodies at a temperature of (1400 - 1450) o C brightly based mixtures of 20% W + 55% Co + 25% Mo.
После пайки катоды дорабатывались механически до размеров готового катода. Перед пайкой во вторую камеру корпуса закреплялся с помощью изоляционного состава подогреватель. Катоды, изготовленные известным и предлагаемым способами, были испытаны на эмиссионную способность. Критерием годности являлось значение характеристической температуры T90, для годных катодов оно не должно превышать 1000oCярк при отборе с катода 1 А/см2. В результате измерений получено, что 100% катодов, изготовленных предлагаемым способом при пайке в диапазоне температур (1400 - 1450)oCярк, имели характеристическую температуру (970 - 990)oCярк, тогда как при использовании известного способа пайки при (1500 + 20)oCярк разброс характеристической температуры составлял (970 1020)oCярк, при этом у 20% катодов T90 превышала норму. При металлографическом анализе в поверхностном слое губок последних катодов обнаружены следы припоя W + Co.After soldering, the cathodes were mechanically refined to the dimensions of the finished cathode. Before soldering into the second chamber of the casing, the heater was fixed using an insulating composition. Cathodes manufactured by known and proposed methods have been tested for emissivity. The validity criterion was the value of the characteristic temperature T 90 , for suitable cathodes it should not exceed 1000 o C brightly when taking 1 A / cm 2 from the cathode. As a result of measurements, it was found that 100% of the cathodes manufactured by the proposed method when soldering in the temperature range (1400 - 1450) o C bright , had a characteristic temperature (970 - 990) o C bright , while when using the known method of soldering at (1500 + 20) o C bright the dispersion of the characteristic temperature was (970 1020) o C bright , while in 20% of the cathodes T 90 exceeded the norm. Metallographic analysis revealed traces of W + Co. solder in the surface layer of the sponges of the last cathodes.
Таким образом, предлагаемый способ изготовления металлопористого катода позволяет повысить эмиссионную надежность катода и прибора в целом. Thus, the proposed method of manufacturing a metal-porous cathode can improve the emission reliability of the cathode and the device as a whole.
Claims (2)
Co 55
Mo 23 25.W 20 22
Co 55
Mo 23 25.
Co 55
Mo 23 25.W 20 22
Co 55
Mo 23 25.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94029850A RU2079922C1 (en) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | Method of fabrication of not cathode for electronic device and composition of solder for fabrication of hot cathode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94029850A RU2079922C1 (en) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | Method of fabrication of not cathode for electronic device and composition of solder for fabrication of hot cathode |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2079922C1 true RU2079922C1 (en) | 1997-05-20 |
| RU94029850A RU94029850A (en) | 1997-05-20 |
Family
ID=20159580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94029850A RU2079922C1 (en) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | Method of fabrication of not cathode for electronic device and composition of solder for fabrication of hot cathode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2079922C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100457369C (en) * | 2006-08-17 | 2009-02-04 | 贵研铂业股份有限公司 | High temperature powder solder of superfine cobalt alloy |
| CN102500954A (en) * | 2011-11-23 | 2012-06-20 | 安徽华东光电技术研究所 | Alloy solder for dipping barium tungsten cathode and welding method thereof |
| CN103921012A (en) * | 2014-04-04 | 2014-07-16 | 安徽华东光电技术研究所 | Preparation method of tungsten-cobalt solder for cathode, preparation method of brazed assembly and application of brazed assembly |
-
1994
- 1994-08-09 RU RU94029850A patent/RU2079922C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Патент Японии N 54-36826, кл. H 01 J 9/04, 1989. 2. Атласман А.В. и др. Пайка никелем эмиттера с кером импрегнированного катода. Журнал - "Электронная техника", серия "Электроника. СВЧ", 1978, N 6, с. 90 - 93. 3. Авторское свидетельство СССР N 297083, кл. H 01 J 1/88, 1971. 4. Патент РФ N 1176761, кл. H 01 J 9/04, 1994. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100457369C (en) * | 2006-08-17 | 2009-02-04 | 贵研铂业股份有限公司 | High temperature powder solder of superfine cobalt alloy |
| CN102500954A (en) * | 2011-11-23 | 2012-06-20 | 安徽华东光电技术研究所 | Alloy solder for dipping barium tungsten cathode and welding method thereof |
| CN103921012A (en) * | 2014-04-04 | 2014-07-16 | 安徽华东光电技术研究所 | Preparation method of tungsten-cobalt solder for cathode, preparation method of brazed assembly and application of brazed assembly |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94029850A (en) | 1997-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2226944A (en) | Method of bonding dissimilar metals | |
| DE965988C (en) | Process for applying a vacuum-tight, solderable metal layer to ceramic bodies | |
| US2319240A (en) | Electric contact and the like | |
| US2367404A (en) | Abrasive composition of matter and method of forming same | |
| HU196529B (en) | Method for making electrode to vacuum circuit brakers | |
| US2945295A (en) | High temperature metallic joint | |
| JPS5951691B2 (en) | Manufacturing method of multilayer contact piece for vacuum circuit breaker | |
| US4689196A (en) | Silver-tungsten carbide-graphite electrical contact | |
| US2377882A (en) | Bearing | |
| RU2079922C1 (en) | Method of fabrication of not cathode for electronic device and composition of solder for fabrication of hot cathode | |
| US2706759A (en) | Refractory contacts | |
| US2721372A (en) | Incandescible cathodes | |
| JP2562761B2 (en) | Manufacturing method of sintered metal fiber sheet | |
| US3337338A (en) | Tungsten powder bodies infiltrated with copper-titanium bismuth or copper-titanium-tin | |
| DE69205514T2 (en) | Process for producing an impregnated cathode. | |
| EP0061550A2 (en) | Glass coated disk thermistor | |
| JP2710700B2 (en) | Method for producing impregnated cathode and cathode obtained by this method | |
| US3741734A (en) | Metal products and process of preparation | |
| JPH05186804A (en) | Tungsten multiple powder, tungsten composite sheet and their production | |
| US3423203A (en) | Tungsten-indium powder bodies infiltrated with copper | |
| US3265495A (en) | Method of manufacturing cathodes | |
| US3538570A (en) | Thermionic dispenser cathode | |
| US3272603A (en) | Refractory metal composite | |
| CA1253660A (en) | Copper conductive composition capable of bonding to ceramic and glass | |
| DE4308361A1 (en) | Method for producing a connection between two ceramic parts or one metal and one ceramic part |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20120614 |