Способ изготовления пропитанного катода

Способ изготовления пропитанного катода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОР СИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (! 1) 65498l

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.10.77 (21) 2530562/18-25 с присоединением заявки ¹ (51) M. Кл. Н 013 9/04

Государственный комитет

Приоритет по делам изобретений (43) Опубликовано 30.03.79. Бюллетень № 12 (53) УДК 621.385.032..213 (088.8) н открытий (45) Дата опубликования описания 30.03.79 (72) Авторы изобретения И. Я. Аристова, И. К. Батрак, В. Б. Елисеев, С. И. Насикан, О. А. Невежин, С. В. Рябиков, Е. Е. Шкляревский и С. В. Шумская (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОПИТАННОГО КАТОДА

ИЗ ПОРОШКА ТУГОПЛАВКОГО МЕТАЛЛА

Изобретение относится к области изготовления катодов для электронно-вакуумных приборов, особенно работающих в диапазоне СВЧ.

Известны способы изготовления катодов, основанные на предварительном изготовлении пористой губки, которая может быть выполнена как методом плазменного напыления тугоплавких металлов, например вольфрама, молибдена и их смесей, на ос- 1о нову, так и методом прессования порошков упомянутых металлов с последующим спеканием губки и пропитки ее эмиссионным гсществом, например алюмпнатом бариякальция (11. 15

Известен также способ изготовления пропитанного катода, по которому путем прессования смеси порошка тугоплавкого метал-, ла (например, вольфрама дисперсностью

1,6 — 2 мкм) с парафином создают пористую губку. Затем парафин удаляют нагреванием в водороде до температуры 300 С и производят спекание в атмосфере водорода, аргона или в вакууме при температуре 1800—

2000 С в течение 10 мин, после чего пропитывают ее эмиссионным веществом на основе соединений щелочноземельных металлов (2).

Однако сушествующие способы изготовления не позволяют получать губку пропитанного катода, удовлетворяющую требованиям увеличения долговечности катода и

его надежности, так как при нагревании происходит вспучивание его поверхности, что недопустимо в тех случаях, когда формоустойчивость катода имеет важное значение.

Цель изобретения — увеличение долговечности катода и его надежности.

Поставленная цель достигается тем, что по предлагаемому способу изготовления пропитанного катода сферические порошки тугоплавкого металла дисперностью 0,2—

20 мкм осаждаю-. 11а тугоплавкую подложку в растворе с вязкостью (1 †10) ° .10 — кг/м с, раствор удаляют и осуществляют термопрессовку в атмосфере водорода при давлении 1 — 10 т/см2 и температуре

1100 — 1400 С в течение 5 — 30 мин, Оса ждение порошка проводят в 5—

15о/о-ном растворе поливинилового спирта.

В результате изготовления получают губку катода с направленной структурой, которая формируется вследствие свободного осаждения сначала крупных, а затем последовательно более мелких частиц порошка тугоплавкого металла из взвеси раствора. Нижняя часть его (имеющая сравнительно большую пористость) служит резервуаром активного вещества, а верхняя (с,654981

Г. Жуков

Строганова

Составитель

Техред Н.

Корректоры: О. Тюрина и А. Стеианова

Редактор T. Рыбалова

Заказ 309/7 Изд. № 239 Тираж 922 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Сапунова, 2

Типография., пр. малой пористостью) лимитирует скорость поступления активного вещества на эмиттирующую поверхность и обеспечивает необходимый запас его в катоде, что влияет на долговечность и надежность катода.

Диапазон дисперсности порошка тугоплавкого металла 0,2 — 20 мкм обусловлен тем, что при размере частиц менее 0,2 мкм при термоподпрессовке образуется покрытие с практически нулевой пористостью, а 10 использование частиц диаметром свыше

20 мкм не обеспечивает формирования капиллярной структуры для транспортировки активного вещества на поверхность катода, 15

Вязкость среды, в которой осаждают порошки тугоплавких металлов, лежит в диа-, пазоне (1 — 1000) 10 — кг/м с. Нижний предел значений вязкости выбран из условия создания необходимого процесса грануло- 20 метрического сепарирования частиц, а верхний обусловливает технологически приемлемое время их осаждения. Термоподпрессовку проводят в атмосфере водорода при давлении 1 — 10 т/см и температуре 1100 — 25

1400 С в течение 5 — 30 мин. Предложенные режимы термоподпрессовки обеспечивают удаление остатков вязкой среды, восстанов-, ление окислов с поверхности частиц и образование в результате их микросварки проч- 30 ного каркаса губки. При этом нижние пределы параметров процесса выбраны из условия обеспечения возможности микросвар-. ки частиц, а верхние — сохранения сквоз-; ной по толщине губки пористости. Спекание осуществляют также в атмосфере водорода при температуре 2000 С в течение 10 мин.

По предлагаемому способу изготовлялись, катоды из тугоплавкого металла — вольфрама марки ВЧДК, предварительно сферо- 40 идизированного, дисперсностью 0,2 — 20 мкм.

Порошок вольфрама засыпали, перемешивая, в 7 вес. /, раствор поливинилового спирта в дистиллированной воде. После этого проводилось осаждение взвешенных 45 частиц металла при комнатной температуре под давлением силы тяжести в течение 5 ч, Раствор спирта сливали, а слой осевшего на подложку металла подвергали термоподпрессовке в атмосфере водорода под давле- 50 нием 7 т/см и температуре 1200 С в тече-, ние 20 мин. Полученную губку спекали в атмосфере водорода при 2000 С в течение

10 мин, затем охлаждали в течение такого же отрезка времени и пропитывали алюмо- 55 силикатом бария-кальция. После пропитки поверхность катода подвергали механической обработке и шлифовке. Толщина губки катода 2 мм, диаметр 30 мм.

Изготовленный по предлагаемому способу катод подвергали ресурсным и эмиссионным испытаниям.

Повышение надежности катода объясняется тем, что при осаждении сфероидизированных металлических порошков получается управляемая структура, имеющая в основном сквозную пористость При этом число закрытых и пересеченных пор весьма незначительно. Получаемая направленная структура имеет большой объем для запаса эмиссионного вещества в сочетании с малыми сечениями транспортировки его на поверхность катода.

Увеличение долговечности катода обусловливается возможностью транспортировки оптимального количества эмиссионного вещества на поверхность катода с образованием поверхностной пленки и снижением скорости его испарения с поверхности катода.

Наличие подложки повышает долговечность катода за счет исключения испарения эмиссионного вещества с задней и боковых поверхностей катода.

Формула изобретения

1. Способ изготовления пропитанного катода из порошка тугоплавкого металла, например вольфрама, при котором путем прессования порошка металла и спекания в атмосфере водорода создают пористую губку и затем пропитывают се эмиссионным веществом на основе соединения щелочноземельных металлов, например, алюмосиликатом бария-кальция, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы катода и его надежности, сферический порошок тугоплавкого металла дисперсностью

0,2 — 20 мкм осаждают на тугоплавкую подложку в растворе с вязкостью (1 — 1000) .10 кг/м с, раствор удаляют и осуществляют термоподпрессовку в атмосфере водорода при давлении 1 — 10 т/см2 и 1100—

1400 С в течение 5 — 30 мин.

2. Способ по п. 1, отл и ч а ю щи йс я тем, что осаждение порошка проводят в 5—

15%-ном растворе поливинилового спирта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании № 1070377, кл. Н 1D, опублик. 1967.

2. Кудинцева Г. А. и др. Термоэлсктронные катоды. М.-Л., «Энергия», 1966, с. 214—

215.