Brevet FR2518801A1 — publié le 19830624

GRILLE EN GRAPHITE PYROLYTIOUE MUNIE D'UN SUPPORT DE FIXATION ET SON PROCEDE DE REALISATION La présente invention concerne les tubes électroniques à électrodes cylindriques coaxiales comportant au moins une grille en graphite pyrolytique. Plus précisément, l'invention a pour objet une grille en graphite pyrolytique munie d'un support de fixation ainsi que le procédé de réalisation de cet ensemble. Les avantages présentés par les grilles en graphite pyrolytique (dit encore graphite orienté) sont bien connus. Ces grilles, qui ont fait l'objet d'une très large application industrielle par la demanderesse, se présentent généralement sous la forme de cloches cylindriques à parois minces, qui, dans le tube, sont fixées sur une embase métallique en forme de couronne par l'intermédiaire d'un support de fixation. Le montage de ces grilles sur l'embase du tube électronique nécessite d'avoir résolu les délicats problèmes de centrage de la grille en graphite pyrolytique sur ce support de fixation et de compensation des effets différentiels de dilatation du support de fixation par rapport à la grille en graphite pyrolytique. Une solution à ce problème de fixation a été décrite dans le brevet nO 78 29 922 de la demanderesse, publié sous le numéro 2 439 474 qui permet le vissage, le soudage ou le brasage des grilles en graphite pyrolytique directement sur l'embase du tube et qui consiste essentiellement à surmouler à la base de la grille, préalablement ajourée en un réseau de fentes et de trous, un métal pur ou allié ne diffusant pas dans le graphite, par exemple de l'or, du cuivre ou l'alliage eutectique argent-cuivre. Une dernière difficulté subsiste cependant, elle réside dans le centrage exact de la grille sur son support surmoulé au cours de la préparation. En effet il s'avère que, lors de cette opération, la base de la grille en graphite pyrolytique se déplace dans le moule et il devient nécessaire de rectifier, par exemple sur un tour, le supportsurmoulé de la grille. La fragilité du graphite pyrolytique rend cette opération redhibitoire dans certain cas. L'invention a pour objet une solution à ce problème de centrage, combiné à un aménagement sensible des effets des dilatations différentielles. L'invention consiste en une grille en graphite pyrolytique, en forme généraie de cloche cylindrique, muni, à sa base percée de trous, d'un support en métal pour fixation sur l'embase d'un tube électronique caractérisée en ce que le support consiste en deux bagues cylindriques, assemblées concentriquement à la grille par brasure, et en ce que la base de- la grille en graphite pyrolystique est maintenue à la liaison des deux bagues par des moyens prévus dans celles-ci pour permettre le centrage de la grille. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description et des figures qui suivent, données à titre d'exemple. Sur ces différentes figures les mêmes repères désignent les mêmes éléments; pour des raisons de clarté, les cotes et proportions des divers éléments ne sont pas respectées. Ces figures représentent: - figure 1: une vue schématique d'une grille à laquelle s'applique l'invention - figure 2 : une vue de l'une des bagues du support utilisé dans l'invention; - figure 3 une vue de l'autre bague du support précédent; - figure 4 : une vue schématique des pièces utilisées au cours du procédé de réalisation selon l'invention. Une vue globale de l'invention est représentée sur la figure 4 sur laquelle on distingue le profil de la grille en graphite pyrolytique 16 enserrée dans les deux bagues 14 et 15 du support. Ces deux bagues sont hachurées finement sur les figures, l'espace resté libre entre ces deux bagues étant lors de la réalisation rempli avec de la brasure 18. Sur la figure 1 on distingue une grille en graphite pyrolytique connue de Part antérieur. Des trous 1 sont exécutés à l'extrémité 4 de sa base et sur tout son pourtour. Le rôle de ces trous est de permettre, lors de l'assemblage, le passage de la brasure du côté intérieur de l'espace resté libre entre les deux bagues au côté extérieur de l'espace. L'extrémité 4 de la grille est recouverte sur sa face intérieure 3 et sur sa face extérieure 2 de molybdène en faible épaisseur, de l'ordre de quelques dizaines d'angströms par cataphorèse ou par "sputtering" ; ceci afin de permettre le mouillage ultérieur de la brasure.En effet on sait que certains métaux ne diffusent pas dans le graphite et donc n'y adhérent pas ; la brasure utilisée étant à base de tels métaux , il est nécessaire de favoriser cet accrochage en particulier au moyen de molybdène qui diffuse bien dans le graphite. Cependant pour éviter de rendre fragile le graphite pyrolytique il est nécessaire de limiter l'épaisseur de-cette couche de diffusion. La figure 2 représente en coupe la bague cylindrique extérieure 15 qui viendra s'ajuster, au cours de la préparation, sur la face extérieure 2 de la grille en graphite pyrolytique. On usine cette bague à partir d'un cylindre en cuivre, cuivre de qualité QF HC, la hauteur "h" du cylindre est d'environ 40 mm et son épaisseur "e" est d'environ 2 mm dans un exemple.On distingue en particulier sur cette figure : la demi-gorge 5 découpée pour recevoir la partie extérieure 2 de la base 4 de la grille en graphite pyrolytique 16 et qui assure le centrage effectif de la grille sur son support ,la face extérieure 6 de l'espace libre entre les deux bagues, la face extérieure 7 de la liaison concentrique des deux bagues selon l'invention, la saillie 8, à l'aplomb de la demi-gorge 5, destinée à empecher le glissement axial de la grille lorsqu'elle sera brasée ; la collerette 9 permettant le scellement ultérieur du support de la grille sur l'embase du tube électronique et le rebord circulaire 10 qui limite le déplacement axial de la bague cylindrique intérieure 14. La bague cylindrique intérieure 14 apparait en coupe sur la figure 3. Elle est réalisée en molybdène, matériau de bonne tenue mécanique dont le coefficient de dilatation thermique est voisin de celui du graphite, le rapport de ces deux coefficients est d'environ 5. Elle comporte un profil associé au profil de la bague précédente. Ce profil présente en particulier : une demi-gorge 11 destinée à recevoir la partie intérieure 3 de la base 4 de la grille en graphite pyrolytique, la face intérieure 12 de la liaison concentrique des deux bagues selon l'invention et la face intérieure 13 de l'espace libre entre les deux bagues. Les figures I, 2 et 3 sont dessinées à l'aplomb l'une de l'autre. Lors de l'assemblage la bague 14 glisse dans la bague 15 jusqu'au rebord 10. La base 4 de la grille vient se loger dans la gorge constituée par les deux demi-gorges 5 et 1 I Lorsque la brasure à rempli l'espace situé entre les faces 13 et 6 les trois pièces, grilles en graphite pyrolytique 16, bague intérieure 14 et bague extérieure 15 sont rendues solidaires par l'effet de la saillie 8. De plus, le molybdène se dilatant peu, la brasure retiendra, à travers les trous 1, les dilatations de la bague extérieure 15 en cuivre. Le montage étant ainsi compensé en température, il s'avère inutile de-pratiquer une souplesse à la liaison entre la grille en graphite pyrolytique et son support de fixation. En particulier les fentes, pratiquées dans Part antérieur cité, s'averrent ici inutiles.On remarquera que si l'une des faces 6 ou 13 était au contact de la base de la grille les surfaces d'adhérence de la brasure à cette face seraient limitées aux surfaces des trous pratiqués dans la base de -la grille ce qui amoindrirait la solidité de la liaison. La figure 4 montre les différents éléments utilisés pour exécuter l'assemblage des deux bagues et de la grille en graphite pyrolytique selon l'invention. On y distingue en particulier : la bague intérieure 14, la bague extérieure 15, la grille en graphite pyro lytique 16, ainsi qu'un ensemble de quatre éléments présentés ici en coupe, et dont le rôle est, au cours de l'opération de brasage, d'assurer le maintien solide des trois pièces de l'invention. On remarque une coiffe circulaire en graphite 22,glissante sur un anneau en graphite 21, et s'appuyant sur le haut de la base 4 de la grille en graphite pyrolytique. Cet appui assure ltenSoncement de la grille 16 dans la demi-gorge 5.On distingue encore un manchon en graphite 20, ajusté sur l'intérieur de la bague extérieure 15 et soutenant un rond en graphite 19, ajusté sur l'intérieur de la bague intérieure 14. L'épaisseur importante de ces éléments par rapport aux épaisseurs des trois pièces selon l'invention a pour but de contrecarrer au cours de l'opération de brasage les effets de dilatation des deux bagues en métal selon l'invention. Ces éléments étant en effet tous en graphite, subiront donc des dilatations thermiques homothétiques. Selon le procédé de l'invention, L'ensemble de ces pièces et éléments, ainsi assemblés est déposé dans un four, sous vide de préférence, et est porté à la température de fusion de la brasure. Cette brasure 18, déposée initialement au sommet de la bague intérieure 14, coule alors dans l'espace resté libre entre les deux bagues en profitant des trous 1, pratiqués dans la base 4 de la grille 16, pour se répandre dans tout cet espace. La brasure utilisée dans l'invention est un alliage or-nickel, or-cuivre ou autre. Après refroidissement de l'ensemble brasé la coiffe 22 et l'anneau 21 s'enlèvent simplement ; il faut chauffer légèrement, environ 600 C, la bague extérieure 15 pour retirer le manchon 20 et le rond 19. La grille munie de son support est alors prête pour être fixée sur l'embrase d'un tube par l'intermédiaire de la collerette 9. L'ensemble a été soumis à une température de 6500C sans provoquer de rupture du graphite pyrolytique. L'utilisation d'un support de fixation selon cette invention est particulièrement adaptée à la réalisation de tubes électroniques de puissance en haute fréquence. REVENDICATIONS 1. Grille en graphite pyrolytique (16), en forme générale de cloche cylindrique, munie à sa base percée de trous, d'un support en métal pour fixation sur l'embase d'un tube électronique caractérisée en ce que le support consiste en deux bagues cylindriques (14, 15) assemblées concentriquement à la grille par brasure, et en ce que la base (4) de la grille en graphite pyrolytique (16) est maintenue, à la liaison des deux bagues, par des moyens prévus dans celles-ci pour permettre le centrage de la grille. 2. Grille en graphite pyrolytique selon la revendication I, caractérisée en ce que les deux bagues sont réalisées dans des matériaux différents, de manière à réaliser une compensation des dilatations thermiques. 3. Grille en graphite pyrolytique selon la revendication 2, caractérisée en ce que la bague intérieure (14) est en molybdène et la bague extérieure (153 en cuivre. 4. Grille en graphite pyrolytique selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que la brasure adhère à la base (4) de la grille en graphite pyrolytique (16) par l'intermédiaire d'une couche de liaison de faible épaisseur en un matériau diffusant dans le graphite pyrolytique. 5. Grille en graphite pyrolytique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la bague extérieure (15) comporte une demi-gorge (5), un demi-espace (6), une face de liaison (7), une saillie (8), une collerette (9) et un rebord (10) et en ce que la bague intérieure (14) comporte une demi-gorge (11), une face de liaison (12) et un demi-espace (13), de manière a ce que lá liaison des deux bagues réalise une gorge destinée à recevoir la base de la grille et un espace destiné à recevoir la brasure. 6. Procédé de réalisation d'une grille en graphite pyrolytique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes: - a) Préparation de la base de la grille en graphite pyrolytique. - b) Emboitement successif de la grille en graphite pyrolytique (16) de la bague intérieure (14) et de la bague extérieure (15); - c) Emboitement des éléments de calage; - d) Mise en place de l'anneau de brasure (18) au sommet de la bague intérieure (14); - e) Cuisson de l'ensemble, dans un four sous vide, à la température de fusion de la brasure; - f) Refroidissement et démontage des éléments de calage.