DE1133835B

DE1133835B - Verfahren zur Herstellung einer mittelbar geheizten Kathode fuer eine elektrische Entladungsroehre

Info

Publication number: DE1133835B
Application number: DET21290A
Authority: DE
Inventors: Bruno Masuch; Wolfgang Schmidt
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1961-12-16
Filing date: 1961-12-16
Publication date: 1962-07-26

Description

Verfahren zur =Herstellung einer mittelbar geheizten Kathode für eine elektrische Entladungsröhre Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mittelbar geheizten Kathode für eine elektrische Entladungsröhre.
Das Heizelement (Brenner) für mittelbar geheizte Kathoden besteht normalerweise aus einem .gefalteten bzw. gewendelten Wolframdraht, der zur Vermeidung von Kurzschlüssen und Fehlströmen ,mit einer Isolierschicht aus Aluminiumoxyd (A.1,. 03) überzogen ist. Es ist üblich, diese Schicht aus einer Suspension, welche A12 0.-Kristalle mit einer Korngröße von 1 bis 35 p enthält, durch Sprühen, Tauchen oder Kataphorese auf den Heizdraht -aufzubringen und in einem reduzierenden Gas bei etwa 1700° C festzubrennen. Eine Reduktion des A12 0.@ erfolgt hierbei nicht. Die Schicht bleibt rein weiß und hat deshalb ein geringes Wärmeabstrahlungsvermögen (C = -0,1). Da aber die Wärmeübertragung vom Brenner zur Kathode in der Hauptsache durch Strahlung erfolgt, ist die Betriebstemperatur des Brenners um 200 bis 480° C höher als die erforderliche Betriebstemperatur der Kathode, welche bei 650 bis 800° C liegt.
Die hohe Temperatur des Brenners stellt einen Mangel für den zuverlässigen Betrieb während der Lebensdauer dar. Die hohe thermische Beanspruchung fördert die Rekristallisation des Wolframdrahtes und damit die Bruchgefahr. Es können auch Fehlströme quer durch die Isolierschicht zur Kathode auftreten, die unter Umständen zerstörende Durchschläge zur Folge haben. Außerdem wird die Brenneremission nach anderen Röhrenelektroden begünstigt. Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, das Wärmeabstrahlungsvermögen der Brenner zu erhöhen und damit die Brennertemperatur zu senken. Die Lösung dieser Aufgabe ist beispielsweise auf folgenden Wegen versucht worden: Man hat durch Einbau von Ionen der Elemente Chrom, Titan, Vanadin und Kobalt in das Gitter der Al,, O@ Kristalle die Schicht farbig und damit besser abstrahlend gemacht. Einem optimalen Effekt steht jedoch die Tatsache entgegen, daß die Menge der färbenden Zusätze nur gering sein darf, weil sonst die Isolierfähigkeit des Ale O. verschlechtert wird.
Es ist weiterhin bekannt, auf die aus A1203 bestehende Oberfläche des Heizelementes eine dünne Schicht aus feinkörnigen dunklen Stoffen, wie Oxyden des Chroms und Vanadins, Boride und Carbide hochschmelzender Metalle, bevorzugt Tantalearbid aufzubringen. Im Falle der Metalloxyde besteht der Nachteil, daß unerwünschte Reaktionen mit dem Aluminiumoxyd der darunterliegenden Schicht auftreten können. Bei Verwendung der hochschmelzenden Boride und Carbide macht die mangelnde Haftfestib keit, die durch temperaturabhängige Schmelz- und Diffusionsvorgänge beditngt ist, große Schwierigkeiten.
Abgesehen von den erforderlichen hohen Einbrenntemperaturen, die bereits im Rekristallisationsbereich des Wolframdrahtes bzw. im Schmelzbereich des Aluminiumoxydes liegen, besteht jedoch die Gefahr, daß die aufgebrachten Schichten infolge mangelnder Haftfestigkeit durch thermische Änderungen während des Heizfadenschaltens oder durch Erschütterungen ganz oder teilweise abplatzen.
Es ist daher das Ziel der Erfindung, unter Verrneidung der oben angeführten Nachteile ein wirksames und sicheres Verfahren zur Erhöhung des Wärmeabstrahlungsvermögens von Heizelementen anzugeben, das sich in die zur Zeit gegebenen Fertigungsgänge und -grenzen gut einfügen läßt.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer mittelbar geheizten Kathode für eine elektrische Entladungsröhre mit einem Heizelement, das einen Isolierüberzug aus Aluminiumoxyd und darüber zur Erzielung einer größeren Wärmeabstrahlung eine dunkel aussehende zweite Schicht trägt, wird erfindungsgemäß als zweite Schicht ganz oder teilweise eine Aluminiumwolframatschicht durch Tauchen, Schmieren, Sprühen oder mittels Kataphorese aus einer Aufschlämmung von Aiuminiumwolframat in einem Lösungsmittelgemisch aufgebracht, die anschließend festgebrannt wird. Bei diesem Brennvorgang zwecks Festsinterns der Isolierschicht unter Verwendung von Wasserstoff als Schutzgas bildet sich durch Reduktion des Aluminiumwolframats metallisches Wolfram, wodurch die Schicht tiefdunkel wird.
Die Verwendung von Aluminiumwolframat zum Aufbau der Abstrahlungsschicht bringt gegenüber den bisher bekannten Verfahren wesentliche Vorteile. -Beide Komponenten der Verbindung (Ah 03 und Wolfram) liegen nach der Reduktion in sehr fein verteiltem Zustand entsprechend dem stöchiometrischen Verhältnis des Doppeloxydes vor. Hierdurch ist -eine durch die große Oberfläche zwar gut abstrahlende, aber verhältnismäßig schlecht leitende und gleichmäßige Schicht' gewährleistet. Das in der dunklen Schicht als Binder wirkende Ale 03, dessen Sinterfähigkeit infolge des feinverteilten Zustandes noch höher ist als die des grobdispersen Aluminiumoxydes der darunterliegenden Schicht, ergibt eine gute Haftfestigkeit bereits bei normaler Brennbehandlung.
Aus vorstehendem ergibt sich auch, daß diese Vorteile nicht erreicht werden können, wenn man an Stelle von Aluminiumwolframat Wolframsäure oder Wolframmetallpulver bzw. ein Gemisch von Aluminiumoxyd-Walframsäure verwendete.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Anordnung besteht darin, daß man auch auf die dem Brenner gegenüberliegende Kathodeninnenseite eine 1 bis 5 i, starke Schicht von Aluminiumwolframat aufbringt und diese durch Reduktion dunkel macht.
Durch die Erhöhung des Emissionsfaktors ist somit - da Kathode und Brenner im Strahlungsaustausch stehen - eine weitere Senkung der Brennertemperatur möglich.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung einer mittelbar geheizten Kathode für eine elektrische Entladungsröhre mit einem Heizelement, das einen Isolierüberzug aus Aluminiumoxyd und darüber zur Erzielung einer größeren Wärmeabstrahlung eine dunkel aussehende zweite Schicht trägt, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Schicht ganz oder teilweise eine Aluminiumwolframatschicht durch Tauchen, Schmieren, Sprühen oder mittels Kataphorese aus einer Aufschlämmung von Aluminiumwolframat in einem Lösungsmittelgemisch aufgebracht wird, die anschließend festgebrannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schicht in einer Stärke von 1 bis 5 [u aufgebracht wird.
3. Verfahren zur Herstellung einer nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2 hergestellten Kathode, dadurch gekennzeichnet, daß auf die dem Heizelement gegenüberliegende Innenseite der Kathode eine 1 bis 5 #t starke Schicht von Aluminiumwolframat aufgebracht und durch Reduktion dunkel gefärbt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften 1Vr. 967 715, 1090 774.