Brevet FR2137064A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne l'industrie des appareils électriques à vide, et notamment les procédés de fabrication des électrodes pour tubes à vide et à gaz, ainsi que les électrodes fabriquées par ces procédés. Onconnaît des procédés de fabrication d'électrodes pour tubes à vide et à gaz, dans lesquels le support de l'électrode est recouvert d'une substance contenant au moins un métal alcalinoterreux et un agglomérant, puis ladite substance et l'agglomérant sont décomposés par traitement thermique des électrodes dans une atmosphère contenant de l'hydrogène. Le traitement thermique est exécuté dans un four à vide ou bien dans un four électrique à atmosphère protectrice d'azote et atmosphère comprenant de 11 hydrogène, en chauffant l'électrode avec de la chaleur apportée de l'extérieur, fpurnie par des éléments chauffants électriques.Le traitement thermique peut être exécuté soit dans un tube à atmosphère protectrice ou contenan de l'hydrogène, soit dans un récipient séparé à vide, en faisant circule un courant électrique dans~le support de l'élec- trode ou le filament chauffant. Dans ces cas, la décomposition de la matière du revêtement s'effectue sous l'action de la chaleur provenant de l'intérieur. Les inconvénients des procédés connus sont leur durée, les grandes dépenses de main-d'oeuvre, la nécessité d'exécuter des opérations complémentaires troublant le cyele-de fabrication des tubes, la nécessité d'avoir un personnel supplémentaire qualitie4-, le prix élevé de la fabrication. Les procédés existants sont difficiles à réaliser et inapplicables dans la fabrication des électrodes de tubes à vide et à gaz pour une production en masse. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients rappelés ci-dessus. Il s'agit donc de créer un procédé simple et économiquement avantageux pour la fabrication d'électrodes de tubes à vide et à gaz de grande fiabilité, en modifiant le traitement thermique des électrodes. La solution consiste en ce que le traitement thermique des électrodes pour tubes à vide et à gaz est exécuté à l'aide d'un plasma découvert, comprenant une substance qui contient de lthydro- gène. En tant que plasma découvert, il est avantageux d'utiliser une flamme produite par un colabustible contenant de l'hydrogène. I1 est avantageux d'utiliser pour le traitement thermique des électrodes la zone réductrice de-la flamme, et d'utiliser en tant que combustible contenant de l'hydrogène un mélange air-hydro- gène à teneur volumique en hydrogène de 30 à 35 %. I1 est aussi avantageux d'exécuter le traitement thermique dans la zone réductrice à unetempérature de 1 350 à 1450 C pendant 3 à 4 secondes, et d'emécuter en même temps un traitement thermique complémentaire dans une flamme produite en brûlant de l'hydrogène pur dans l'atmosphère naturelle. Il est avantageux de fabriquer les électrodes pour tubes à vide et à gaz par le procédé décrit ci-dessus. Le procédé suivant l'invention prévoit le -traitement thermique des électrodes pour tubes à vide et à -gaz à l'aide d'un plasma et, notamment, la réalisation de ce traitement däns la zone réduc- trice d'une flamme découverte, ce qui donne un effet inattendu, consistant en une forte amélioration des caractéristiques techniques et d'utilisation des électrodes. Un avantage essentiel du traitement des électrodes à l'aide d'une flamme découverte, comparativement aux traitements existants, consiste en ce qu'il est techniquement très efficace et peut être appliqué sans entraves dans la fabrication en masse des tubes à vide et à gaz, sur les chaites-d'assemblate. Son aptitude a la mise en oeuvre est conditionnée par la brièveté du cycle de traitement. Tout le cycle, y compris le refroidissement en atmosphère protectrice, ne dépasse pas 9 à 12 s*-alors que le cycle existant le plus court dure 15 mn. ta sûreté du procédé résulte de son exécution facile, ne nécéssitant pas d'appareillages complexes pour la production en masse. Be traitement thermique des -électrodes par la flamme ne requiert pas de personnel supplémentaire et s'effectue sans opérations complémentaires sus.ceptibîes e troubler le-cycle d'assemblage des tubes à vide et à gaz. L'électrode de tube à vide ou à gaz ayant été traitée dans la flamme présente une série de bonnes caractéristiques techniques et d'utilisation : haute tenue de la matière active du revêtement visà-vis de l'effritement pendant l'assemblage du tube et son vidage automatique ; dégagement de gaz beaucoup plus faible, se déroulant plus vite et à des températures plus basses ; absence totale de couche d'arrêt à l'interface support-revêtement ; accroissement de 1' activité émissive de l'électrode de 25 à 30 ffi ; augmentation de la tenue vis-à-vis de l'action destructrice du bombardement électronique et ionique (dans le cas d'utilisation dans un tube luminescent, les électrodes traitées à la flamme supportent 200 000 à 300 000 amorçages, alors que les électrodes non traitées de cette façon ne supportent que 40 000 à 50 000 amorçages) ; augmentation de la longévité de l'électrode de 2 à 3 fois. Be procédé proposé de fabrication d'électrodes pour tubes à vide et a' gaz-pernet de déposer sur le support de l'électrode des quantités de substance beaucoup plus grandes, contenant au moins un métal alcalino-terreux, assure la conservation du revêtement pendant l'assemblage du tube et le traitement thermique garanti dans les chaines à vidage satomgtique. Dans ce qui suit, l'invention est expliquée par un exemple de réalisation avec référence au dessin annexé qui représente le schéma du processus de traitement thermique dtune électrode par flamme. Sur le support bispiralé 1 en tungstène de l'électrode, monté sur le pied 2, on dépose un revêtement 3 de carbonate triple de composition (BaAr Da)CO) = 50/30/20 avec addition de 5 % d'oxyde de zirconium (ZrO2). En tant qu'agglomérant, on ajoute au revêtement 3 une composition à la colloxyline. Le pied 2 avec 11 électrode ainsi préparée est monté sur un convoyeur 4 à mouvement intermittent, de telle façon que, lors des arrêts de ce convoyeur, l'électrode occupe successivement.les postes A, B et C. Au poste A, l'électrode doit se trouver dans le plasma, qui, dans l'exemple décrit, est celui de la zone réductrice d'une flamme produite par un dispositif 5, à une température t pendant un temps , la pression du mélange airhydrogène étant P1 et la pression de l'hydrogène P2. A titre d'exemple, le-tableau ci-dessous donne les paramètres de trois variantes de conduite du processus, correspondant aux régimes optimal, minimal et maximal. Tableau. Paramètre Unité de Régime Régime Régime mesure minimal optimal maximal t flamme 0C 1410 1430 1450 cCtraitement s 4 3,7 3,4 P1 mélange - mil t eau 30 30 30 r2 hydrogène mm d eau 14 12 10 Sortie CO2 % > 80 > 80 > 80 Lors du séjour de l'électrode au poste A, le dégagement du gaz commence et se déroule à partir de la surface du revêtement, en protégeant l'électrode contre le fendillement et le frittage de la substance active ; la solution solide d'oxydes qui se forme cimente la couche. L'amélioration des caractéristiques principales de l'é- lectrode (activité émissive, longévité, etc...) résulte de l'élimi- nation de la plus grande partie des gaz nuisibles de la matière du revêtement, ainsi que de la suppression des zones polluées. t1amé- lioration de l'activité émissive de l'électrode est liée à la suppression de la couche d'arrêt nuisible à l'interface support-revete- ment. Oela est obtenu grâce au fait que le-traitement est exécuté dans le plasma de la zone réductrice d'une flamme découverte produite par un combustible contenant de l'hydrogène, sans sortie de la plus grande partie du C02 au-delà de la surface des cristaux de carbonates. Dans ces conditions, l'oxydation du support et des autres pièces de la lampe par le gaz carbonique est exclue.La composante air de la flamme au stade de mise en.teIapérature de l'électro- de assure l'élimination rapide du carbone de la nitrocellulose de l'agglomérant. Cette réaction se deroule à une température de 300 à 4000C, quand l'oxydation du support de l'électrode et des sorties par le gaz carbonique est impossible. Quand la température atteint 500 ou 600 C, le gaz carbonique réagit avec la composante hydrogène de la flamme, et se trouve réduit en oxyde de carbone qui est inoffensif pour les matières de l'électrode. ta continuation du chauffage assure le déroulement rapide de la réaction entre la matière du revêtement et l'hydrogène. Après le séjour au poste A, le convoyeur déplace l'électrode jusqu'au plasma d'une flamme découverte produite en brûlant de 1 hydrogène dans l'atmosphbre naturelle (poste B). A ce poste, la tea- pérature de l'électrode et des sorties baisse et leurs zones de pollution sont éliminées. Le refroidissement définitif de l'électrode et des sorties jusqu a une température excluant l'oxydation superficielle s'effectue au poste C, où l'électrode est soufflée par un jet de gaz de composltion incombustible. La durée de séjour de l'électrode aux postes B et C peut être la même que celle au poste A. Pour le pré-traitement des électrodes de lampes à vide et à gaz, on peut employer n'importe quels dispositifs permettant dtob tenir un plasma découvert comprenant une substance qui contient de l'hydrogène, par divers procédés, par exemple électriques. REVENDICATIONS , 1 - Procédé de fabrication d'électrodes pour tubes à vide et à gaz, consistant à recouvrir le support de l'électrode avec une substance contenant au moins un métal alcalino-terreux, puis à faire subir à l'électrode un traitement thermique dans un milieu contenant de l'hydrogène, caractérisé en ce que ledit traitement thermique est exécuté à l'aide d'un plasma découvert comprenant une substance qui contient de l'hydrogène. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que pour le traitement thermique de l'électrode, on utilise en tant que plasma découvert une flamme produite par un combustible contenant de l'hydrogène. 3 - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que pour le traitement thermique de I'électrode, on utilise la zone réductrice de la flamme. 4 - Procédé suivant les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le combustible contenant de I'hydrogène utilisé est un mélange air-hydrogène à teneur volumique en hydrogène de 30 à clts %. 5 - Procédé suivant les revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le traitement thermique est exécuté dans la zone réductrice à une température de 1 750 à 1 45000. 6 - Procédé suivant les revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le traitement thermique est exécuté en 7 ou 4 secondes. 7 - Procédé suivant les revendications 1, 2 et 6, caractérisé en ce que l'on exécute un traitement thermique complémentaire dans une flamme produite en brûlant de l'hydrogène pur dans l'atmosphère naturelle. 8 - Electrode pour tubes à vide et à gaz, fabriquée par le procédé faisant l'objet des revendications ci-dessus.