NL8601374A

NL8601374A - METHOD FOR MANUFACTURING A SUPPLY CATHOD

Info

Publication number: NL8601374A
Application number: NL8601374A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1986-05-29
Filing date: 1986-05-29
Publication date: 1987-12-16
Also published as: JPS62281223A; DE3762075D1; EP0248470B1; KR870011653A; JPH0711935B2; EP0248470A1

Description

'f . *v PHN 11.763 1 N. V. Philips’ Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Werkwijze voor het vervaardigen van een naleveringskathode"f. * v PHN 11.763 1 N.V. Philips "Incandescent light factories in Eindhoven" Method of manufacturing a backorder cathode "

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een naleveringskathode die een poreus wolfraamiichaam bevat met een voor elektronenemissie bestemd oppervlak, in welk wol-fraamlichaam tenminste in een aan het voor elektronenemissie bestemde 5 oppervlak grenzende laag scandiumoxide is opgenomen en het scandiumoxi-de bevattende wolfraamiichaam na sinteren met een oxidisch materiaal wordt geïmpregneerd.The invention relates to a method for manufacturing a back-supply cathode comprising a porous tungsten body with an electron-emitting surface, in which tungsten body is incorporated at least in a layer of scandium oxide adjacent the electron-emitting surface and the scandium oxide containing tungsten body is impregnated after sintering with an oxidic material.

In de praktijk van de vervaardiging van naleveringskathoden is de mechanische vormgeving van de harde en brosse wolfraamlichamen 10 vaak een probleem gebleken.In the practice of the manufacture of back-up cathodes, the mechanical shaping of the hard and brittle tungsten bodies 10 has often proved to be a problem.

3ij een bekende werkwijze voor de mechanische vormgeving van poreuze wolfraamlichamen wordt daarom voorafgaande aan de mechanische vormgeving koper in het wolfraamiichaam opgezogen.Therefore, in a known method for the mechanical shaping of porous tungsten bodies, copper is drawn into the tungsten body prior to the mechanical shaping.

Aan het wolfraamiichaam kan dan langs mechanische weg de 15 vereiste vorm worden gegeven (US-A 26 69 008).The tungsten body can then be given the required shape by mechanical means (US-A 26 69 008).

Vervolgens wordt het koper door verdamping in vacuum uit het wolfraamiichaam verwijderd.The copper is then removed from the tungsten body by evaporation in vacuum.

Volgens het US-A 29 86 799 is de werkwijze met het koper tijdrovend, kostbaar en omslachtig. Dit octrooischrift beschrijft het 20 gebruik van een oxidisch barium bevattend materiaal in plaats van koper. Ook hiermede wordt de bewerking van het wolfraamiichaam gemakkelijker en dit oxidische materiaal hoeft niet uit het wolfraamiichaam te worden verwijderd omdat het bij de elektronenemissie van de kathode toch nodig is.According to US-A 29 86 799, the method with the copper is time-consuming, expensive and laborious. This patent describes the use of an oxidic barium-containing material instead of copper. This also makes machining of the tungsten body easier and this oxidic material need not be removed from the tungsten body because it is nevertheless necessary for the electron emission from the cathode.

2525

Bij de verdere ontwikkeling van naleveringskathode is het van voordeel gebleken scandiumoxide althans in een aan een voor elektronenemissie bestemd oppervlak van het wolfraamiichaam grenzende laag tijdens de vervaardiging van het wolfraamiichaam op te nemen (NL-A 82 01 371).In the further development of the subsequent delivery cathode, it has been found advantageous to at least incorporate scandium oxide into a layer adjacent to an electron emission surface of the tungsten body during the manufacture of the tungsten body (NL-A 82 01 371).

3030

Het blijkt nu dat de aanwezigheid in het wolfraamiichaam van scandiumoxide de opname mogelijkheid door het wolfraamiichaam van barium bevattend oxidisch materiaal kan verminderen. Tevens zijn de voor 8601374 •ο» 5Γ PHN 11.763 2 uitzichten voor een goede mechanische bewerking bij aanwezigheid van scandiumoxide slecht omdat gesinterd scandiumoxide veel moeilijker mechanisch is te bewerken dan gesinterd wolfraam.It now appears that the presence in the tungsten body of scandium oxide can reduce the uptake possibility by the tungsten body of barium-containing oxidic material. Also, the views for good machining in the presence of scandium oxide are poor for 8601374 • ο »5Γ PHN 11.763 2 because sintered scandium oxide is much more difficult to machine mechanically than sintered tungsten.

Met de uitvinding wordt onder meer beoogd het beschreven 5 probleem althans in belangrijke mate te vermijden.One of the objects of the invention is to avoid the described problem at least to a significant extent.

De in de aanhef vermelde werkwijze wordt volgens de uitvinding derhalve daardoor gekenmerkt, dat in het gehele, scandiumoxide bevattende , gesinterde wolfraamlichaam vóór het impregneren gesmolten koper wordt opgezogen, en dat na een mechanische vormgevingsbehandeling 10 van het wolfraamlichaam, die althans aan de zijde van het voor elektronenemissie bestemde oppervlak plaatsvindt, het koper weer uit het wolfraamlichaam wordt verwijderd.According to the invention, the method mentioned in the preamble is therefore characterized in that molten copper is drawn up in the entire scandium oxide-containing sintered tungsten body before impregnation, and that after a mechanical shaping treatment of the tungsten body, which is at least on the side of the surface intended for electron emission takes place, the copper is again removed from the tungsten body.

De werkwijze volgens de uitvinding is verrassend omdat de bewerkbaarheid van het wolfraamlichaam, zelfs indien het een betrekke-15 lijk hoog volumepercentage scandiumoxide bevat, bij aanwezigheid van koper zeer goed is. Voorts kan het koper na de mechanische bewerking op betrekkelijk eenvoudige wijze worden verwijderd, zodat zeker geen sprake is van een dure, tijdrovende en omslachtige werkwijze.The method according to the invention is surprising because the machinability of the tungsten body, even if it contains a relatively high volume percentage of scandium oxide, is very good in the presence of copper. Furthermore, the copper can be removed in a relatively simple manner after the mechanical processing, so that there is certainly no question of an expensive, time-consuming and laborious method.

Bij voorkeur wordt een scandiumoxidegehalte in het wolfraam-20 lichaam toegepast van 2 tot 10 gewichts %.Preferably, a scandium oxide content of 2 to 10% by weight is used in the tungsten body.

Met bijzondere voorkeur wordt een scandiumoxide gehalte in het wolfraamlichaam toegepast van 3 tot 7 gewichts %.Particular preference is given to using a scandium oxide content in the tungsten body of 3 to 7% by weight.

Bij voorkeur strekt de mechanische bewerking zich vanaf het voor elektronenemissie bestemde oppervlak geheel door een aan het op-25 pervlak grenzende, scandiumoxide bevattende, laag uit.Preferably, the mechanical machining from the electron emission surface extends entirely through a scandium oxide-containing layer adjacent to the surface.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van een voorbeeld en van bijgaande tekening.The invention will now be explained in more detail with reference to an example and the accompanying drawing.

In de laatste wordt schematisch en in doorsnede een deel weergegeven van een naleveringskathode vervaardigd met behulp van de 30 werkwijze volgens de uitvinding.The latter shows schematically and in cross-section a part of a subsequent delivery cathode manufactured by means of the method according to the invention.

Bij een werkwijze voor het vervaardigen van een naleveringskathode, die een poreus wolfraamlichaam 1 met een voor elektronenemissie bestemd oppervlak 2 bevat, is in een aan het voor elektronenemissie bestemde oppervlak 2 grenzende laag 3 scandiumoxide opgenomen. Dit ge-' 35 schiedt bijvoorbeeld aldus. In een matrijs met een cirkelvormige opening met een diameter van 1,8 mm wordt een 0,5 mm dikke laag wolfraam-poeder gebracht. Op de laag wolfraampoeder wordt een 0,1 mm dikke laag 8601374 PHN 11.763 3 poeder gebracht bestaande uit een mengsel van wolfraam en 5 gewichts % seandiumoxide.In a method of manufacturing a back-supply cathode containing a porous tungsten body 1 with an electron-emitting surface 2, scandium oxide is incorporated in a layer 3 adjacent to the electron-emitting surface 2. This is done, for example, in this way. A 0.5 mm thick layer of tungsten powder is introduced into a mold with a circular opening with a diameter of 1.8 mm. A 0.1 mm thick layer of 8601374 PHN 11.763 3 powder consisting of a mixture of tungsten and 5% by weight of tannic oxide is applied to the layer of tungsten powder.

Na persen tot een pil wordt de pil gedurende 1 uur bij 1500°C in waterstof gesinterd. De totale dikte van het gesinterde lichaam bedraagt dan ongeveer 0,6 mm en de dikte van de laag 3 ongeveer 5 0,1 mm.After pressing into a pill, the pill is sintered in hydrogen at 1500 ° C for 1 hour. The total thickness of the sintered body is then approximately 0.6 mm and the thickness of the layer 3 approximately 0.1 mm.

Alvorens het gesinterde wolfraamlichaam met een oxidisch materiaal te impregneren wordt volgens de uitvinding in het gehele, scan-diumoxide bevattende, gesinterde wolfraam lichaam 1 gesmolten koper opgezogen .According to the invention, before impregnating the sintered tungsten body with an oxidic material, molten copper is sucked up in the entire sintered tungsten body containing scan dium oxide 1.

1010

Hiertoe wordt zuurstofvrij koper als plaat of pil in hoeveelheid minstens gelijk aan de vrije ruimte in het gesinterde lichaam (de vrije ruimte in het gesinterde lichaam bedraagt ca. 20%) op het lichaam gebracht en als smelt in het wolfraamlichaam gezogen.For this purpose, oxygen-free copper is applied to the body as a plate or pill in an amount at least equal to the free space in the sintered body (the free space in the sintered body is approx. 20%) and is drawn into the tungsten body as a melt.

Vervolgens wordt het wolfraamlichaam 1, althans aan de zijde van het voor elektronenemissie bestemde oppervlak 2, aan een mechanische vormgevingsbehandeing onderworpen. Laatstgenoemde behandeling kan een gebruikelijke behandeling zoals draaien, boren of frasen zijn.Subsequently, the tungsten body 1, at least on the side of the electron emission surface 2, is subjected to a mechanical shaping treatment. The latter treatment can be a conventional treatment such as turning, drilling or phrasing.

In het in de tekening aangegeven geval strekt de vormge-vingsbehandeling zich door de gehele laag 3 uit en wordt de omvang van de seandiumoxide bevattende laag 3 beperkt waardoor ook het voor elektronenemissie bestemde oppervlak 2 wordt beperkt.In the case indicated in the drawing, the shaping treatment extends through the entire layer 3 and the size of the sand oxide-containing layer 3 is limited, so that the surface 2 intended for electron emission is also limited.

Na de vormgevingsbehandeling wordt het koper uit het wolfraamlichaam verwijderd. Dit geschiedt bijvoorbeeld met behulp van salpeterzuur-water 1:1 waardoor praktisch alle koper wordt verwijderd. 25After the shaping treatment, the copper is removed from the tungsten body. This is done, for example, with the aid of nitric acid water 1: 1, so that practically all copper is removed. 25

Na reinigen en spoelen worden eventueel nog aanwezige laatste resten koper verwijderd door uitdampen gedurende enkele minuten bij 1700eC in waterstof. Door de uit de apparatuur stromende waterstof te verbranden kan bij afwezigheid van een groene kleur worden vastgesteld dat ook koper afwezig is. Hierna wordt op een gebruikelijke wijze met oxiden 30 van barium, calcium en aluminium (4:1:1) geïmpregneerd, schoongemaakt en het wolfraamlichaam op een schacht 4 voorzien van verwarmingselement 5 opgelast.After cleaning and rinsing any remaining residues of copper are removed by evaporation for a few minutes at 1700 ° C in hydrogen. By burning the hydrogen flowing out of the equipment, it can be determined that copper is also absent in the absence of a green color. After this, it is impregnated, cleaned with oxides 30 of barium, calcium and aluminum (4: 1: 1) in a usual manner and the tungsten body is welded onto a shaft 4 provided with heating element 5.

De in de tekening weergegeven naleveringskathode wordt bij- „ voorbeeld als onderdeel van een diodekanon in een kathodestraalbuis 35 toegepast. In een dergelijk kanon bevindt zich boven de kathode een anode 6 met een klein gaatje 7 (diameter bijv. 40 pm). Door dit gaatje 8601374 /!► PHN 11.763 4 wordt bij bedrijf de bundelstroom getrokkken waarbij uiteraard, de ano-depotentiaal positief is ten opzichte van de kathode. Omdat door het bewerken de diameter van het elektronen emitterend deel klein is 0,3 mm) kan hierbij de thermische belasting van de anode voldoende laag 5 zijn.The delivery cathode shown in the drawing is used, for example, as part of a diode gun in a cathode ray tube. In such a gun there is an anode 6 with a small hole 7 (diameter eg 40 µm) above the cathode. During operation, the beam current is drawn through this hole 8601374 /! ► PHN 11.763 4, the ano-depot potential being positive with respect to the cathode, of course. Since the diameter of the electron-emitting part is small due to machining, 0.3 mm), the thermal load on the anode can be sufficiently low.

Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot het gegeven voorbeeld en dat voor de vakman veel variaties binnen het raam van de uitvinding mogelijk zijn.It will be clear that the invention is not limited to the example given and that many variations within the scope of the invention are possible for the skilled person.

10 15 20 25 30 35 860137410 15 20 25 30 35 8 601 374

Claims

Method for manufacturing a back-supply cathode, comprising a porous tungsten body with an electron-emitting surface, in which tungsten body is at least incorporated in a layer of scandium oxide 5 adjoining the electron-emitting surface and the full-frame body containing scandium oxide after sintering with an oxidic material is impregnated, characterized in that molten copper is sucked into the entire scandium oxide-containing sintered tungsten body before impregnation and that after a mechanical shaping treatment of the tungsten body, which takes place at least IQ on the surface of the electron-emitted surface, the copper is removed from the tungsten body again.

2. Process according to claim 1, characterized in that a seandium oxide content in the tungsten body of 2 to 10% by weight is used,

The method according to claim 2, characterized in that a sand oxide content in the tungsten body of 3 to 7% by weight is used.

4. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the mechanical processing extends from the surface intended for electron emission entirely through a layer adjacent to this surface, containing scandium oxide.

5. A cathode-ray tube with a subsequent delivery cathode manufactured by the method according to any one of the preceding claims. 25 30 35 86C1374