Оксидный катод и способ его изготовления

ОП ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсммкСомыдпметычоскмаРеспублик ш)890479ле делан изобретений н еткрытий(54) ОКСИДНЫЙ КАТОД И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕ Изобретение относится к электронной технике, в частности к конструкции и способу изготовления оксидных катодов электровакуумных приборов.Известны оксидные губчатые катоды на кернах из тугоплавких металлов, которые изготавливают путем заполнения никелевой губки окислами щелочноземельных металлов (ЩЗМ) . Применение тугоплавких металлов позволяет значительно увеличить механическую прочность катода 1. Однако этц металлы вступают в химическую реакцию с окислами ЩЗМ, образуя вольфраматы и молибдаты с более высокой работой выхода, в результате чего срок службы катода сокращается, Недостатком также является образование легкоплавкой эвтектики с т. пл. 1320 С в месте контакта никелевой губки с молибденовым керном. Вследствие повышенной хрупкости эвтектического сплава и значительной разности КТР молибдена и никеля при термоцикдировании происходит отслоение никелевой губки от керна. Кроме того, из-за хрупкости эвтектического сплава орессовка эмиттируюшего слоя также невозможна. Известны также оксидные катоды, содержащие керн из тугоплавкого металла, например из молибдена, защитный рениевый слой и пористую никелевую губку с эмиссионноактивным веществом. Способ изготовления таких катодов включает операции нанесения рениевого слоя, его спекания, нанесения никелевой губки, ее спекания и нанесения эмиссионноактивного вещества. Рений практически не взаимодействует с окислами ЩЗМ и таким образом обеспечивается более стабильная работа катода 2,Недостатком этой конструкции и способа ее изготовления в случае оксидных катодов с никелевой губкой является то, что спекание никелевой губки к рениевому слою достигается только при температурах выше 1400 С. При этих температурах никель проникает сквозь поры в рениевом слое за счет процессов миграции или диффузии к материалу керна, например к молибденовому керну, и образует легкоплавкую эвтектику Мо - %, что вызывает расплавление кернов и губки. При более низких температурах припекание никелевой губки к рениевому слою недостаточно прочно, чтоприводит к осыпанию никелевой губки наоперации опрессовки эмиссионного покрытия или отслаиванию никелевой губки в первые сто циклов включения - выключениянакала.Целью изобретения является повышениедолговечности катода,Поставленная цель достигается тем, чтов катоде, содержащем керн из тугоплавкого металла, например молибдена, защитныйрениевый слой и пористую никелевую губкус эмиссионноактивным веществом, междурениевым слоем и пористой никелевой губкой расположен сплошной тонкий никелевыйслой с плотностью, превышающей 0,8 плотности компактного металла толщиной 0,2 -1,0 толщины рениевого слоя. 15Согласно способу изготовления оксидного катода, содержащему операции нанесения рениевого слоя, его спекания, нанесения никелевой губки, ее спекания и нанесения эмиссионноактивного вещества, в котором после спекания рениевого слоя переднанесением никелевой губки на него наносят слой никеля и производят его спекание,причем спекание никелевого слоя и никелевой губки производят при температуре ниже температуры плавления эвтектическогосплава материала керна с материалом губки.В случае изготовления оксидного катода на молибденовом керне спекание никелевого слоя и никелевой губки производятпри 1250 в 13 С. Температура выбрана 30таким образом, что не происходит образования эвтектического сплава Мо - Х 1.Введение никелевого покрытия междурениевым покрытием и никелевой губкойпозволяет снизить температуру припеканияникелевой губки, устранить образованиеМо - М 1 эвтектики и как следствие этоголиквидировать отслоение никелевой губкипри термоциклировании катода и взаимодействие окислов ЩЗМ с молибденом и таким образом увеличить долговечность ка Отода.Никелевый слой наносят одним из известных способов, обеспечивающим заданную пористость (сплошность) структурыслоя, например гальваническим, напылениемв Вакууме, плазменным напылением. Эти 45способы дают высокую плотность слоя, составляющую не менее 80 Й от плотности компактного металла и обеспечивают требуемую сплошность слоя, при которой поперечный размер сквозных пор не превышаеттолщины никелевого слоя, При такой сплошности мелкие частицы никелевой губки сразмером менее диаметра сквозных порприпекаются к рениевому и никелевому слою,а частицы никелевой губки с размером,большим, чем размер сквозных пор, которые в основном и образуют губку, прочноспекаются с подложкой при 1250 - 1320 С,в то время как прочное припекание частиц никелевой губки непосредственно к рениевому слою достигается только при температурах выше 1400 С, а при более низких температурах припекание недостаточно прочное и частицы могут осыпаться при термоци кли рова нии катода.Обычно толщина защитного рениевого слоя 5 - 15 мкм, при большей толщине рениевый слой становится непрочным и отслаивается от подложки; при меньшей - изоляционные свойства, препятствующие взаимной диффузии материалов керна и губки, ухудшаются. Для обеспечения прочного припекания никелевой губки достаточно применения никелевого слоя толщиной, при мерно равной толщине рениевого покрытия. Применечие никелевого покрытия большей толщины нецелесообразно, так как не улучшает качества катода, Кроме того, применение никелевых слоев с толщиной более 50 мкм приводит к их отслаиванию за счет разности КТР никеля и рения при термоциклировании катода. При толщинах никеля менее 1 мкм наблюдается снижение сплошности покрытия и как следствие этого ухудшение припекания никелевой губки.Испытывают оксидные катоды, изготовленные в соответствии с предложенной конструкцией и способом изготовления, на долговечность в режиме непрерывного горения и в циклическом режиме включения - выключения накала.Толщина рениевого покрытия на молибденовом керне 8 - 10 мкм, толщина никелевого покрытия 3 - 4 мкм. Никелевая губка при пекается при 1250 - 1300 С в течение 40 - 60 мин. После нанесения эмиссионного вещества губчатый слой опрессовывается при давлении 1,5 т(см. После операции опрессовки никаких разрушений керна и отслаивания губки не обнаружено. Катоды выдерживают без разрушения 2000 ч непрерывного горения накала и 2000 циклов включения - выключения накала.Предложенный оксидный катод и способ его изготовления увеличивают долговечность оксидных катодов на тугоплавком керне за счет введения дополнительного никелевого покрытия, снижения температуры спекания никелевой губки, устранения образования хрупкого эвтектического сплава никеля с материалом керна, исключения отслаивания никелевой губки от керна при термоциклировании катода и взаимодействия окислов ЩЗМ с материалами керна катода.формула изобретения1. Оксидный катод, содержащий керн из тугоплавкого металла, например молиб дена, защитный рениевый слой и пористую никелевую губку с эмиссионноактивным веществом, отличающийся тем, что, с целью увеличения долговечности катода, между890479 Составитель Г. Жукова Редактор М. Дылын Техред А. Бойкас Корректор Л. Бокшан Заказ 11017/83 Тираж 787 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4рениевым слоем и пористой никелевой губкой расположен никелевый слой с плотностью, превышающей 0,8 плотности компактного металла толщиной 0,2 - 1,0 толщины рениевого слоя.2. Способ изготовления оксидного катода по п. 1, содержащий операции нанесения рениевого слоя, его спекания, нанесения никелевой губки, ее спекания и нанесения эмиссионноактивного вещества, отличающийся тем, что после спекания рениевого слоя перед нанесением никелевой губки 1 ф на него наносят слой никеля и производят спекание, причем спекание никелевого слоя и никелевой губки производят при температуре ниже температуры плавления эвтектического сплава материала керна с материалом губки.3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью изготовления оксидного катода на молибденовом керне, спекание никелевого слоя и никелевой губки производят при 1250 - 1320 С,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Франции1603130,кл. Н 01 1, опублик, 1971.2. Кудинцева Г. А. и др. Термоэлектронные катоды. М., Энергия, 1966, с. 117 - 123 (прототип).