Материал катода для электронных приборов Советский патент 1979 года по МПК H01J1/144 

(54) МАТЕРИАЛ КАТОДА ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ

палладия, платины, родия и рутения при восстановлении окислов редкоземельных элементов.

В качестве активной добавки предпочтительно использовать окислы иттрия и лантана.Ввод одного или нескольких способствующих диффузии металлов, таких как палладий, платина, родий и рутений в систему катоов с карбидом металла носителя в качестве восстановителя позволяет получить катоды со сниженной мощносью накала и высокой эмиссией.

Изобретение поясняется примераи исполнения и результатами опыов .

Пример 1. 98 вес.% молибенового порошка (зернистость по ишеру 1,2.ммк) смешивается с 2 вес.% киси лантана ()i которая редварительно размалывается в шаовой мельнице в мокром состоянии (зернистость 0,5 ммк) в течение 30 инут в вибросмесителе. После этого месь порошка, на первой операции, рессуется на изостатическбм поессе в цилиндрической резиновой форме под давлением 3000 бар для получения заготовки. Затем, на второй операции заготовка предварительно восстанавливается в проточном водороде при температуре в течение 12 час, для удаления кислорода из молиедена. Йа третьей операции заготовка индуктивно нагревается при в течение одного часа в вакуумной печи, заполненной водородом и спекаетсядо плотности, составляющей 98 % теоретической плотности. Из спеченной болванки на четвертой операции отрезаются электроискровым методом пластинки размером 5-1«12 мм,1 ,поверхность которых полируется. На последующей шестой операции, на отрезанные пластинки наносится в гальванической ванне покрытие из пластины,в качестве средства ускоряющего диффузию, толщина покрытия составляет 1-10 ммк. Снабженная этим покрытием пластинка подвергается на седьмой операции диффузионному накаливанию в вакууме или защитной атмосфере в течение нескольких минут при температуре около; ISOO C. Затем во время восьмой операции пластинка подвергается карбидирова ию. Пластинка в течение 10 минут подвергается воздействию смеси бензола с водородом при температуре 1700е, благодаря чему между слоем платины с одной стороны и сердечником из молибдена и окиси лантана с другой стороны, образуется слой карбида молибдена (Мо2С).

Пример 2. Поступают так же, как и в примере 1, но восьмая операция (карбидирование бензолом и водородом) производится перед шестой Операцией, т.е. перед покрытием платиной.

Пример 3. Молибденовый порошок с 2 вес.% окиси лантана (LajO) смешивается с 0,5 вес.% платиновой черни с зернистостью от 0,5 мкм. На первой операции смесь изостатически прессуется под давлением 3000 бар .для получения заготки. На второй операции заготовка подвергается восстановлению в течение пяти часов при температуре в 1000°С в проточном .водороде. После этого заготовка спекается в течение одного часа при температуре 1000°С, причем достигается 99,8% теоретической плотности. Из спеченной болванки, на четвертой операции вырезается электроискровым методом пластинка размером 5 1 12мм. На пятой операции пластинка карбидируется в течение 10 минут в смеси бензола с водородом при температуре 1700С.

Пример 4. Порошок тантала высокой чистоты с зернистостью 1 ммк смешивается.с 2 вес.% порошка окиси иттрия зернистостью 0,2ммк а затем на первой операции изостатически прессуется в холодном состоянии под давлением 3000 бар для получениязаготовки. На второй операции для получения из заготовки спченной болванки, ее спекают в течение часа в вакууме при температуре 2300 С. При этом достигается плотность, составляющая 89% теоретической плотности. На третьей операции из этой болванки вырезают методом электроэрозии пластинку размером мм. На четвертой операции пластинку карбидируют в смеси бензола с аргоном в течение 15 минут при температуре 1700°С, При этом на поверхности пластинки образуется слой -карбида тантала. На пятой операции на поверхность пластинки гальванически наносится слой палладия толищной 10 ммк. На следующей шестой операции пластинка отжигается в вакууме в течение, двух часов при температуре 1600°С, причем палладий диффундирует в тантал.

исследовалось значение размещения соединения, образующего моносло и средства, ускоряющего диффузию внутри носителя или на носителе. Были исследованы следующие варианты

Сначала на поверхности носителя тугоплавкого металла получают зону, содержащую соединение, образующее монослой, в некоторых слчаях с добавлением восстановителя. После этого наносят, в виде наружной зоны, средство усиливающее (вызывающее) диффузию. Хотя последнее, тем самым, в первую очередь, получается в наружном слое, оно проявляет свое специфическое влияни на большей или меньшей глубине, благодаря чему требуется проникновение

средства, ускоряющего диффузию в более глубокие зоны катода. Это мож быть достигнуто описанным в примере 1 диффузионным обжигом (накаливанием) при изготовлении катода. В другом варианте на наружной поверхности носителя получают зону средства, ускоряющего диффузию, на которой располагают соединение, образующее монослой, что обеспечивает расположение средства, ускоряющего диффузию в промежуточной зоне. Обычно требуется проникновение ускоряющего диффузию средства в зону соединения, образующего монослой. В обоих упомянутых выше случаях слой. содержащий ускоряющее диффузию сре во, представляет собой форму для хранения соответствующего количест ва, необходимого для компенсации потерь, происходящих при испарении во время работы, В третьем варианте средство для ускорения диффузии диспергируется в носителе, а соединение, образующее монослой, располагается, предпочтительно в наружной зоне. В. четвертом варианте соединение, образующее монослой, диспергируется в носителе, а средство, ускоряющее диффузию предпочтительно, распо лагается в наружной зоне. Оба этих варианта, особенно последний, имеют преимущества в изготовлении, однако диффузионный обжиг обычно требуется в обоих указанных вариантах. В пятом варианте, как активатор так и мобилизатор диспергируется в носителе. Это исполнение, с точки зрения обработки материала, следует считать оптимальным. С точки зрения количественного состава катода, определены приведенные ниже, наиболее благоприятные пределы содержания основных компонентов: соединение, образующее монослой от 0,05 до 10 вес.%; средство, ускоряющее диффузию - от 0,01 до 5 вес.%. Оптимальные величины, с точки зрения плотности тока эмиссии, электронов, срока службы и технологичности переработали, материала катода в проволоку будут следующими: химическое соединение активатора от 0,5 до 3 вес.%; мобилизатор от 0,3 до 0,6 вес.%.

Формула изобретения

1. Материал катода для электронных приборов, содержащий тугоплавкий металл в качестве носителя, окисел редкоземельного металла в качестве активной добавки и восстановитель, отличающийся тем, что, с целью повышения плотности тока. эмиссии и долговечности катода, в него введен дополнительно, по крайней мере, один из металлов - палладий, платина, родий, рутений - в количестве О, О If 5 . %, 2.Материал по п.1, отличающий с я там, что содержание допблнительно введенного металла составляет 0,01-0,75 вес.%, а содержание окисла редкоземельного металла составляет 0,2-15 вес.%. 3.Материал по п.2, отличающийся тем, что содержит один из дополнительно введенных металлов в количестве 0,25-0,6 вес.%, а окиси редкоземельного металла - в количестве не более 3 вес.%. 4.Материал по пп.1-3, отличающийся тем, что содержит один из дополнительно введенных металлов в диспергированном виде в носителе. 5.Материал по пп.1-3, отличающийся тем, что содержит один из дополнительно введенных металлов преимущественно во внешней зоне катода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Оксидный катод под ред. Б.Н.Царева, М., НИЛ, 1957, с.433438. 2.Кудинцева Г.А. и др. Термоэлектронные катоды. Энергия, М.-Л., 1966, с.281.