DE1061448B - Verfahren zur Herstellung eines isolierenden UEberzuges fuer Brenner von indirekt geheizten Kathoden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines isolierenden Überzuges für Brenner von indirekt geheizten Kathoden, bei dem der Heizdraht einmal oder mehrmals durch eine Suspension aus Aluminiumoxyd und einem Bindemittel geführt und anschließend getrocknet wird und bei dem der Heizdraht dann einen Wasserstoffofen durchläuft. Der Heizdraht kann dabei band- oder drahtförmig sein.

Die üblichen Brenner für indirekt geheizte Kathoden bestehen normalerweise aus einem Wolframdraht, der mit Aluminiumoxyd überzogen ist. Die Aluminiumoxydschicht dient dabei zur Isolation des Brenners von dem ihn in der fertigen Röhre umgebenden Kathodenröhrchen. Der Isolierüberzug soll sehr gut haften, damit er während der Fertigung der Röhre nicht vom Heizdraht abgestreift werden kann. Andererseits müssen aber die Enden des Heizdrahtes freigelegt werden, um sie mit den Einführungsdrähten verschweißen zu können. Der Überzug muß also weich genug sein, um von den freizulegenden Stellen leicht abgestreift oder abgebrochen werden zu können. Die freigelegten Stellen des Drahtes sollen dabei möglichst frei von Oxydschichten sein, um eine gute Schweißung" zu ermöglichen.

Es sind bereits verschiedene Verfahren zum Überziehen von Brennern mit Isolierschichten, die AIuminiumoxyd enthalten, bekannt. Bei einem derartigen Verfahren wird der Heizdraht in eine Suspension aus Aluminiumoxyd mit einem organischen Bindemittel, z. B. Nitrozellulose, eingetaucht und anschließend in einer möglichst viel Wasserdampf enthaltenden Wasserstoff atmosphäre bei etwa 1800° C geglüht, so daß der Isolierstoff zu einer zusammenhängenden Schicht zusammensintert. Dieses Verfahren ergibt sehr gut haftende Überzüge, sie lassen sich jedoch schlecht entfernen, außerdem springen sie bei einer nachträglichen Verformung leicht ab. Es ist auch bekannt, derartigen Suspensionen Stabilisierungs- und/ oder Benetzungsmittel zuzusetzen. Ferner ist es bekannt, der Suspension Aluminiumnitrat zuzusetzen. Die nach dem bekannten Verfahren hergestellten Isolierschichten platzen jedoch beim Formen leicht ab, so daß der geformte Brenner nachgearbeitet werden muß, oder die Isolierschicht läßt sich schlecht von den freizulegenden Brennerenden entfernen.

Durch die Erfindung werden diese Nachteile vermieden. Durch das Verfahren nach der Erfindung wird ein Überzug erzeugt, der einerseits sehr fest an der Unterlage haftet und andererseits aber auch leicht von bestimmten Stellen der Unterlage entfernt werden kann, so daß der Heizdraht gut mit den Einführungsdrähten verschweißt werden kann. Dabei soll sich außerdem die Härte des Überzuges leicht in gewissen Verfahren zur Herstellung

eines isolierenden Überzuges für Brenner von indirekt geheizten Kathoden

Anmelder:

Radio Corporation of America,
New York, N. Y. (V. St. A.) '

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 2. Mai 1956

Walter Louis Arnold, New Providence; N. J., .
und Robert Keith Pearce, Maplewood, N. J. (V. St. A.), sind als Erfinder genannt worden

Grenzen ändern lassen, ohne daß eine Oxydation des Heizdrahtes eintritt. ' :

Bei einem Verfahren, zur Herstellung eines isolierenden Überzuges für Brenner von indirekt geheizten Kathoden, bei dem der Heizdraht einmal.'oder mehrmals durch eine Suspension aus Aluminiumoxyd und einem Bindemittel geführt und anschließend getrocknet wird und bei dem der Heizdraht dann einen Wasserstoffofen durchläuft, erfolgt nach der Erfindung die Trocknung nach dem'Durchlaufen durch die Suspension bei einer Temperatur von 500 bis 600° C in Luft, und daran anschließend wird der Draht in ein Aluminiumnitrat, bei dem die Konzentration des AIuminiumnitrats 30 bis 100% der Sättigungskonzentration beträgt, getaucht, und dann wird der Draht durch einen reduzierenden·: Wasserstoff of en; mit einer Temperatur von 800 bis' 1000° C geführt. Anschließend daran kann dann der Draht in Abschnitte gewünschter Länge geschnitten und verformt werden.

Die Erfindung kann beispielsweise beim Überziehen eines metallischen Heizdrahtes, z. B. aus Wolfram, mit einem Aluminiumoxydüberzug Verwendung finden. Als erstes wird der lose Metalldraht mit feuchtem Aluminiumoxyd überzogen. Dieser Aluminiumoxydüberzug wird vorzugsweise dadurch aufgebracht, daß man den Draht durch eine Suspension aus Aluminiumoxyd und einem Bindemittel,- welche in einem flüssigen Trägerstoff enthalten sind, führt und dann

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den so erzeugten Überzug in einem Luftofen trocknet. Die gewünschte Dicke des Aluminiumoxydüberzuges wird dadurch erreicht, daß man den Draht nacheinander mehrmals durch die Suspension führt und sie anschließend in dem Ofen trocknet, bis die gewünschte Dicke des Überzuges auf den Draht aufgebracht ist. Wenn beispielsweise ein Wolframdraht mit einem Durchmesser von 0,03 mm mit Aluminiumoxyd überzogen werden soll, wobei die Dicke des Überzuges 0,127 mm betragen soll, so muß der Draht etwa 12mal

. durch die Suspension und den Ofen geführt werden. Wurde bisher ein harter Aluniiniumoxydüberzug gefordert, so wurde bei den bisherigen Verfahren die Temperatur in dem Luftofen während der Trocknung etwa auf 680 bis 800° C eingestellt. Durch eine solche Temperatur wird jedoch das Unterlagematerial des Drahtes, in diesem Fall das Wolfram, oxydiert. Die so gebildete Oxydschicht kann für eine etwa notwendige Schweißung nicht bequem mehr entfernt werden. Es wurde nun festgestellt, daß die maximale Temperatur, der der aluminiumoxydüberzogene Draht ausgesetzt werden kann, während der Trocknung, ohne eine derartige Oxydschicht zu bilden, etwa 600° C, vorzugsweise 550° C, beträgt. Wenn jedoch ^xdie Trocknungstemperatur unterhalb von 680° C liegt, wird der Aluminiumüberzug zu weich, um die normalen Behandlungen auszuhalten.

Durch den bereits erwähnten zusätzlichen Verfahrensschritt, den mit Aluminiumoxyd überzogenen Draht in ein Bad einzutauchen, das Aluminiumnitrat enthält, und den Draht anschließend durch einen reduzierenden Ofen laufen zu lassen, wird der Überzug, der vorher einer Lufttrocknung bei Temperaturen von weniger als 600° C unterworfen worden war, gehärtet, gleichzeitig werden praktisch alle entstandenen Oxydschichten, welche durch die vorhergehende Behandlung gebildet worden waren, im wesentlichen entfernt.

Eine geeignete Aluminiumoxydsuspension zum Überziehen kann folgendermaßen hergestellt werden. Für etwa 1,91 der Suspension wird etwa 360 ecm Methylalkohol und 285 g Aluminiumoxydpulver einer Korngröße von maximal etwa 2,0 Mikron gemischt. Diese Mischung wird etwa 3 Stunden lang in einer Kugelmühle gemahlen. Dieser Mahlprozeß dient dazu, irgendwelche Zusammenballungen in dem 2-Mikron-Pulver zu zerstören. Nach dem Mahlprozeß wird der gemahlenen Mischung 2,625 g eines Aluminiumoxydpulvers mit einer maximalen Korngröße von etwa 4,8 Mikron, ferner 326 ecm destilliertes Wasser und 490 ecm einer gesättigten Lösung von Aluminiumnitrat in Wasser als Bindemittel zugesetzt.

Der Wolframdraht wird durch die beschriebene Suspension hindurchgeführt und dann in einem Luftofen bei einer Temperatur zwischen etwa 500 und 600° C getrocknet. Die Temperatur sollte auf keinen Fall 600° C überschreiten, da sich sonst eine Oxydschicht bilden würde, die nicht mehr leicht durch spätere Behandlung beseitigt werden kann. Die vorzugsweise anzuwendende Temperatur ist etwa 550° C, eine tiefere Temperatur ergibt eine weichere Überzugsschicht, während eine höhere Temperatur einen härteren Überzug liefert. Der Draht wird durch die Suspension und den Luftofen so oft geführt, bis der Überzug die gewünschte Dicke erreicht hat. Anschließend wird der überzogene Draht in ein Bad, welches Aluminiumnitrat in Wasser enthält, eingetaucht. Die Konzentration des Aluminiumnitrats beträgt dabei 30 bis 100 % einer gesättigten Lösung (bei normalen Raumtemperaturen); sie erteilt dem Überzug einen erheblichen Zuwachs an Härte. Die genaue Konzentration des Aluminiumnitrats ist nicht kritisch, die Konzentration sollte jedoch entsprechend hoch sein, um die Aufnahme von genügend Nitrat zu gewährleisten, so daß die Härte des Überzuges in der gewünschten Weise zunimmt. Ein vorzugsweise zu verwendendes Bad besteht aus einer vollständig gesättigten Lösung von Aluminiumnitrat bei normalen Raumtemperaturen.

ίο Anschließend wird der Draht durch einen reduzierenden Ofen geführt, der eine Temperatur zwischen 800 und 1000° C besitzt. Der Draht verbleibt in diesem Ofen, bis er trocken ist. Die Atmosphäre in dem reduzierenden Ofen besteht vorzugsweise im wesentlichen aus Wasserstoff. Die Härte des Überzuges nimmt mit steigenden Ofentemperaturen ab. Diese Erweichung mit steigender Temperatur tritt bis hinauf zur Sintertemperatur, die ungefähr bei 1550° C liegt, ein. Wenn der Draht vorher im Luftofen einer Behandlung bei etwa 550° C unterworfen worden war und das Aluminiumnitratbad aus einer im wesentlichen gesättigten Lösung bestanden hat, beträgt die Temperatur des reduzierenden Ofens etwa 1000° C. Diese Behandlung liefert einen Überzug, der die gewünschte Härte für gutes Haften des Überzuges besitzt und der zur selben Zeit erlaubt, daß er leicht entfernt werden kann an Flächen, die später verschweißt werden sollen. Das Durchführen des Drahtes durch den reduzierenden Ofen beeinflußt die Härte des Überzuges jedoch nicht in dem Maße wie die Erhitzung im Luftofen und das Aluminiumnitratbad. Deshalb muß auch die größte Sorgfalt des Verfahrens der Härtung bei der Steuerung der Temperatur des Luftofens und der Einstellung der Konzentration des A.luminiumnitrats in dem Bad aufgewendet werden.

Der nach dem Verfahren hergestellte Draht wird dann in eine geeignete Form gebogen und zur gewünschten Länge geschnitten, so daß er als Brenner in Elektronenröhren Verwendung finden kann. Die Teile des Drahtes, die später mit den Zuführungsdrähten verschweißt werden sollen, werden einer der wohlbekannten Behandlungen zum Abstreifen oder Abbrechen des Überzuges von der Unterlage an diesen Stellen unterworfen.

Der Draht wurde also bis zu diesem Moment keinen Temperaturen ausgesetzt, die so hoch oder höher waren als die Sintertemperatur des Überzuges. Der Brenner wird jedoch, nachdem er innerhalb einer Elektronenröhre eingebaut ist, während des üblichen Ausheizens und Evakuierens bei der Herstellung der Röhre einer Temperatur ausgesetzt, die mindestens so hoch ist wie die Sintertemperatur des Überzuges, also etwa 1550° C. Diese Erhitzung sintert das Aluminiumoxyd des Überzuges und befreit den Überzug von allen anderen Bestandteilen.

Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß das Verfahren eine Möglichkeit bietet, die Härte eines Aluminiumoxydüberzuges auf dem Heizdraht zu steuern. Die Härte des Überzuges kann durch Einstellung der Temperatur des Luftofens und durch die Bemessung der Konzentration des Aluminiumnitrats im Aluminiumnitratbad und schließlich durch die Einstellung der Temperatur in dem reduzierenden Ofen beeinflußt werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines isolierenden

Überzuges für Brenner von indirekt geheizten Kathoden, bei dem der Heizdraht einmal oder mehrmals durch eine Suspension aus Aluminium-

oxyd und einem Bindemittel geführt und anschließend getrocknet wird und bei dem der Heizdraht dann einen Wasserstofrofen durchläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung nach dem Durchlaufen durch die Suspension bei einer Temperatur von 500 bis 600° C in Luft erfolgt, daß der Draht daran anschließend in ein Aluminiumnitratbad, bei dem die Konzentration des Aluminiumnitrates 30 bis 100 %> der Sättigungskonzentration beträgt, getaucht wird und daß der Draht dann durch einen reduzierenden Wasserstoffofen mit einer Temperatur von 800 bis 1000° C geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine größere Drahtlänge behandelt wird und der Draht dann in Abschnitte gewünschter Länge geschnitten und verformt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 705 766, 869 512;
Herrmann—Wagener, »Die Oxydkathode«, 2. Teil, 2. Auflage, Leipzig, 1950, S. 49, 50.

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