152581. lajstromszámú szabadalom • Nagy terhelésű, kevéssé emittáló elektróda thoriumos katódú elektromos kisütőcsövekhez és eljárás annak előállítására
152581 6 zisú reakció útján egy részben Ti5 Si 3 -ból álló bevonatot állítunk elő. A találmány kialakítható oly módon is, hogy a szerkezeti anyag molibdén és a bevonat előnyösen ZrSí, mely rendszerből nagyvákuumban ö vagy semleges atmoszférában történő hőkezeléssel egy Mo5 Si 3 intermetallikus vegyületet tartalmazó réteget állítunk elő. Továbbá kialakítható a találmány szerinti eljárás oly módon, hogy a védőbevonat és a szer- 10 kezeti anyag közti szilárdfázisú reakciót nem az előzetesen kialakított elektródán, hanem a huzal vagy szalag alakú aktív elektródaalkotó előzetes bevonásával és hőkezelésével állítjuk elő és az elektróda szerkezetet fenti anyag felhasz- 15 nálásával állítjuk elő. A találmány kialakítható továbbá oly módon is, hogy kevéssé emittáló elektródaszerkezetek felületét az előzőekben leírt védőréteggel látjuk el. 20 Egyes karbidok jelenlétében wolframon, illetőleg molibdénen egy, a fémthorium kilépési munkájánál lényegesen kisebb kilépési munka jön létre. Ezek a karbidok elsősorban a dikarbidok (pl. Mo2 C, W 2 C). Amennyiben ezeknek 25 a karbidoknak képződését meg lehet akadályozni, illetőleg a jelenlevő és rendszerint elkerülhetetlen karbidokat egy alacsony kristályszimmetriájú karbonnal stabilizált kristályszerkezetbe visszük át, akkor el lehet érni azt, hogy 30 thorium rápárolgása esetén sem csökken lényegesen a kilépési munka. Ilyen karbon-fém vegyületek pl. a Strukturberichte D 88 típusának megfelelő Mns Si 3 típusú, D 3 6 —P6 3 /m.c.m. szimmetriájú szerkezetek (lásd W. B. Pearson: £3 Handbook of Lattice Spacings and Structures of Metals and Alloys, Pergamon Press, 1958. c. könyve). Ezeknél az intermetallikus vegyületeknél a szénatomok a szerkezet oktaéderes hézagaiba vannak beépítve. 40 A találmány szerint a jelenlevő szénvegyületek az alapfém és egy MXmi -„ 0 , 6 típusú vegyület kölcsönhatásából, szilárd fázisban létrejövő reakció útján keletkező M5 X 3 típusú vegyület előállításával érhetők el. Fenti jelölésben M 45 az alapfémet, tehát W, Mo, Ta, Nb vagy a periódusos rendszer ÍV/A csoportjának valamelyik fémét jelenti, míg X egy metalloidot, főleg szilíciumot vagy bórt jelent, mely esetben a végtermék, tehát az M5X 3 típusú vegyület 50 legalább két allotrop módosulattal rendelkezik, melyeknek legalább egyike karbonstabilizált. Pl. tantál alapanyag esetén igen jó eredményt mutat, ha a kiinduló bevonat a tantálnak valamelyik alacsonyabb szilieidje, pl. TaSi2 , mely eleget 55 tesz annak a feltételnek, hogy a két komponens aránya legalább 1 : 0^6, tehát a min. 0,6 feltételnek eleget tesz és amely tantált felvéve, tércentrált tetragonális T 2 szerkezetű Ta5 Si 3 -at képez. Ez a Cr5 B 3 típusú D 8 2 néven is ismére- 60 tes, D18 4h— I 4/mcm szimmetriájú vegyület (Pearson 117. old.). A képződött vegyület a szennyezéseket fel tudja venni és ezeket és a karbonszennyezést allotrop átalakulással D 88-as struktúrában rácsába beépíteni képes. 65 Hatásmechanizmusában a tantálszilicid bevonat molibdén vagy tantál alapon fentieknek megfelelően különbözően hat. Molibdén alapanyagon az emissziós tulajdonság javulása nem áll be, amit az magyaráz, hogy a molibdén nem képez semmiféle karbonstabilizált elegykötést a reakciós partnerrel, a molibdénkarbid változatlanul megmarad és a jelenléte egy, a thoriumos molibdénéhez közeleső emissziót hoz létre. Ha azonban tantál huzalt használunk alapfémként, akkor végtermékként egy Ta5 Si 3 fázis keletkezik, amely semmiféle emisszióserkentő hatást nem mutat fel, mert a karbon be tud épülni a kristályrácsába T 2 — D 88 allotrop átalakulás közben. A találmányi gondolat tehát a karbonvegyületek olyan hatástala-, nításában áll, hogy az alapanyag emisszióserkentő karbidjainak a képződését megakadályozzuk, illetve ezeket megbontjuk és a karbont az emisszió szempontjából inaktív kristályrácsban stabilizáljuk. Jelen találmány lényege, hogy az alapfém szabad vagy kötött karbonszennyezését az alapfém és egy alkalmas bevonat közti szilárd fázisban lejátszódó reakció útján egy, az eredetitől eltérő kristálystruktúrába építjük be és a karbont, mint beépített alkotót stabilizáljuk. Az alapfém és a bevonat közötti reakció szükséges és döntő alapfeltétele az eredménynek, amikor is végtermékként egy olyan rendszer keletkezik, amely a karbonszennyezéseket stabilizáltan a kristályrácsába felvenni képes. A karbonvegyület ezen viselkedése hasonló ahhoz a viselkedéshez, mely thoriumos wolframhuzalok karbonizálásánál ismeretes, ahol a diwolframkarbid (W2 C) fokozott emissziót hoz létre, míg a wolframmonokarbid (WC) képződése számottevő emissziónövekedést nem okoz. Fent elmondottak alkalmazási példájaként a következő kiviteli példát említjük annak hangsúlyozásával, hogy az egyike az eredeti találmányi gondolat kiviteli módjainak és ez a felhasználási mód a továbbiakban semmiféle más kiviteli módot nem korlátoz, ami egyezik a találmányi gondolat feltételeivel. A hidrogénnel telített tantált finomra pontjuk és stöchiometrikus mennyiségű sziliciummal keverjük TaSi2 végterméknek megfelelően. Az alaposan porított keveréket tablettázzuk és vákuumban vagy semleges gázatmoszférában hőkezeljük, A szemcsenagysägnak megfelelően cca 1200 C° fölött exoterm reakció lép fel és a tabletták szilárd, zsugorított testté állnak össze. Ezt megőröljük, önmagában ismeretes módon például isobutilalkoholban szuszpenzáljuk és kataforetikusan visszük fel a védendő — jelen példánál Ta-ból készült — felületre. A bevonat szárítása után az egész rendszert vákuumban újólag 1300 C°-on hőkezeljük mindaddig, amíg az eredeti TaSi2 összetételű tantálszilicid teljesen eltűnik. A lezajlott szilárd fázisú reakcióban az alapfémmel hely cserereakció játszódik le és Ta5 Si 3 összetételű T 2 szerkezetű vegyület keletkezik. Ebben az esetben a reakciós termék kristályrácsába a szennyezések a kívánt 3
