Brevet FR2693590A1 — publié le 19940114

"Procédé pour la protection d'une cathode froide, notamment pour tube fluorescent haute tension, et cathode froide correspondante" La présente invention concerne d'une manière générale les cathodes froides, du type de celles mises en oeuvre par exemple pour l'excitation de tubes fluorescents haute tension. Ainsi qu'on le sait, ces cathodes froides, qui sont destinées à fonctionner en électrode émettrice, sont usuellement constituées à ce jour d'un tube métallique à fond borgne. Réalisées en pratique en fer pur, elles doivent impérativement être protégées contre les risques d'une oxydation atmosphérique lors de leur stockage, et la protection correspondante est usuellement assurée à ce jour par oxydation superficielle ou par nickelage. I1 en résulte une sujétion de fabrication non négligeable. Ces cathodes froides présentent en outre en service l'inconvénient de se démétalliser progressivement, par pulvérisation cathodique, sous les effets du bombardement ionique auquel elles sont soumises, au préjudice de la durée de vie du tube qu'elles équipent, cette durée de vie, actuellement de l'ordre de dix mille heures, étant pour l'essentiel conditionnée par leurs propres performances. Par effet de pointe, cette démétallisation est particulièrement importante à leur extrémité ouverte, et, pour la combattre, il est usuel de leur rapporter, à cet endroit, par sertissage, un anneau en céramique. Cet anneau en céramique est par lui-même relativement coûteux, et de sa mise en place résulte une deuxième sujétion non négligeable de fabrication. I1 faut en effet tout d'abord procéder à une recuisson de la partie concernée, au moins, de ces cathodes froides pour la rendre suffisamment ductile, puis à son retreint au contact de l'anneau. Cette sujétion de fabrication est d'autant plus importante que si le sertissage assuré n'est pas totalement satisfaisant, la décharge, en service, peut intervenir extérieurement, au niveau de la partie ainsi sertie des cathodes froides, au lieu d'être dûment localisée à l'intérieur de celles-ci. La densité de courant à cet endroit défectueux étant inévitablement plus grande, la démétallisation s'en trouve, au moins à cet endroit, accélérée. La présente invention a d'une manière générale pour objet une disposition susceptible de permettre d'éviter ces inconvénients et conduisant en outre à d'autres avantages. De manière plus précise, elle a tout d'abord pour objet un procédé pour la protection d'une cathode froide caractérisé en ce que on enduit au moins localement cette cathode froide d'une couche de pâte céramique et on assure ensuite un simple séchage de celle-ci. Par exemple, on forme la pâte céramique par mélange à un solvant d'une poudre comportant au moins un oxyde minéral. Mais, en variante, on peut tout aussi bien la former par dilution d'une préparation pâteuse déjà préformée. Dans tous les cas, la pâte céramique ainsi mise en oeuvre se révèle conduire avantageusement, et sans autre précaution ou sujétion, à un revêtement extérieur susceptible de résister au mieux au traitement auquel est soumise toute cathode froide préalablement à sa mise en place dans un tube. Ainsi qu'on le sait, ce traitement implique notamment l'application pendant quelques secondes à cette cathode froide d'une intensité multiple de son intensité normale en service pour en assurer un dégazage suffisant. Toute cathode froide ainsi traitée est alors portée au rouge, à une température de l'ordre de 900 à 1000"C. Par son caractère réfractaire, le revêtement que forme la pâte céramique mise en oeuvre suivant l'invention est parfaitement apte à résister à un tel traitement thermique. En outre, il s'avère présenter avantageusement par luimême un coefficient de dilatation thermique proche de celui du fer pur, ce dont il résulte qu'il reste parfaitement en place au contact de la cathode froide lors du refroidissement de celle-ci, sans se désolidariser de manière intempestive de cette cathode froide. Enfin, par sa nature même, ce revêtement fait ultérieurement écran à l'égard du bombardement ionique, en évitant, ou au moins en retardant la démétallisation des cathodes froides qui en sont munies. Lorsque ces cathodes froides sont de petites dimensions et qu'il s'agit de tubes à fond borgne, l'enduction pratiquée suivant l'invention peut être limitée à leur seule extrémité ouverte, s'il en est assuré par ailleurs une protection contre les risques d'oxydation atmosphérique. Mais, préférentiellement, elle s'étend sur la totalité de la surface extérieure de ces cathodes froides, notamment lorsqu'il s'agit de cathodes froides de grandes dimensions, avec, éventuellement, si désiré, un épaississement à l'extrémité ouverte de celles-ci. Dans un tel cas, l'enduction suivant l'invention, qui est très aisée à conduire, suffit avantageusement à assurer conjointement par elle-même tant la protection contre les risques d'oxydation atmosphérique que la protection à l'égard de la démétallisation. Dans tous les cas, aucun anneau céramique préformé n'est à prévoir, ce qui évite tout sertissage, et simplifie donc considérablement les opérations, au bénéfice du prix de revient global de l'ensemble. Ainsi, les autres conditions étant égales par ailleurs, les cathodes froides protégées suivant l'invention sont avantageusement plus économiques à produire. Elles présentent en outre une meilleure durée de vie, cette durée de vie pouvant en pratique atteindre vingt mille heures. De plus, elles peuvent aisément présenter si désiré un aspect plus attractif pouvant conduire à rendre inutile les palliatifs usuellement mis en oeuvre pour en dissimuler la présence dans les tubes. En effet, le revêtement en matériau céramique qu'elles présentent suivant 1' invention peut avantageusement être coloré si désiré. I1 suffit pour cela d'ajouter à la pâte céramique initiale le pigment approprié. Qu'il soit ainsi coloré ou non, le revêtement en matériau céramique des cathodes froides suivant l'invention se prête enfin avantageusement à servir de support à un quelconque marquage si désiré, et par exemple à un marquage de nature à permettre l'identification de ces cathodes froides et/ou le contrôle de leur fabrication et/ou de leur utilisation, stil est par exemple thermosensible. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels la figure 1 est une vue en perspective d'une cathode froide suivant l'invention la figure 2 en est une vue en coupe axiale, suivant la ligne II-II de la figure 1 la figure 3 est une vue en coupe illustrant sa réalisation les figures 4, 5 sont des vues en coupe axiale qui, analogues à celle de la figure 2, se rapportent chacune respectivement à une variante de réalisation. Tel qu'illustré sur ces figures, et de manière connue en soi, la cathode froide 10 suivant l'invention est constituée pour l'essentiel, dans la forme de mise en oeuvre représentée d'un tube 11 métallique à extrémité ouverte 12 et fond borgne 13, avec, rapportée, axialement, en pratique par soudage, sur la surface extérieure du fond borgne 13 de ce tube 11, une patte 15, simple ou double, propre à sa fixation. En pratique, le tube 11 est en fer pur. Dans les formes de réalisation plus particulièrement représentées sur les figures 1 à 4, l'extrémité ouverte 12 est droite, en s'étendant en tout point parallèlement à l'axe de l'ensemble. Suivant l'invention, la cathode froide 10 présente en outre, au moins localement, un revêtement 16, en matériau céramique. Dans la forme de réalisation plus particulièrement représentée sur les figures 1 et 2, ce revêtement 16 s'étend en continu sur la totalité de la surface extérieure de la cathode froide 10, en contournant, par sa tranche, l'extrémité ouverte 12 du tube 11, jusqu'à s'étendre légèrement sur la surface intérieure de celui-ci, et en enrobant à sa racine la patte 15. Ce revêtement 16 est d'épaisseur E sensiblement uniforme sur la partie courante au moins du tube 11. Cependant, dans la forme de réalisation représentée sur les figures 1 et 2, il est plus épais à l'extrémité ouverte 12 de ce tube 11, en présentant à cet endroit une épaisseur E' supérieure à l'épaisseur E précédente. Par exemple, l'épaisseur E est de l'ordre de 80 à 90 ym. Suivant 1 1invention, pour 1 'établissement du revêtement 16, on enduit, au moins localement, à ou aux endroits recherchés, la cathode froide 10, et, plus précisément, le tube 11 constitutif de celle-ci, d'une couche de pâte céramique, et on assure ensuite un simple séchage de cette dernière. Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 1 et 2, cette enduction est pratiquée sur la totalité de la surface extérieure de la cathode froide 10. Pour former la pâte céramique nécessaire, on mélange à un solvant une poudre comportant au moins un oxyde minéral, tel que, par exemple, la silice Silo2, l'oxyde de titane Tio2, l'alumine Au203, l'oxyde ferrique Fe203, la chaux CaO, la magnésie MgO, la potasse K2O, la soude Na2O, la baryte BaO, ou l'oxyde phosphorique P205, ou un mélange de ceux-ci. Préférentiellement, on choisit pour solvant un solvant organique. Il peut s'agir par exemple d'acétone, d'éthanol, ou d'acétate de butyle. Quoi qu'il en soit, on additionne préférentiellement à un tel solvant organique un liant, en choississant préférentiellement pour liant la nitrocellulose. Les essais montrent en effet qu'ainsi est obtenue une excellente adhérence pour le revêtement 16 recherché. Préférentiellement, pour faciliter l'homogénéité du mélange à mettre en oeuvre, on procède dans ce cas en deux temps. Dans un premier temps, on assure d'abord, et de préférence sous agitation, une dissolution de la nitrocellulose dans une première quantité de solvant organique. Dans un deuxième temps, on assure ensuite le mélange de la poudre avec la solution de nitrocellulose précédemment obtenue et une deuxième quantité de solvant organique. Mais, en variante du processus précédent, on peut aussi bien choisir de l'eau pour solvant. Préférentiellement, dans ce cas, on additionne à cette eau de la colle, en choississant préférentiellement pour colle une colle naturelle, telle que par exemple une colle dérivée du maïs. Préférentiellement, on met alors en oeuvre au moins 50 % d'eau, avec 0,1 à 0,3 % en poids de colle. Mais la teneur en eau peut être aussi bien plus élevée, en allant par exemple jusqu'à 75 t. Dans tous les cas, que le solvant choisi soit un solvant organique ou qu'il s'agisse de l'eau, on soumet préférentiellement le mélange à un broyage pendant au moins dix heures, jusqu'à ce que la granulométrie résultante soit au plus égale à 20 pm. Il est ainsi avantageusement observé une bonne qualité de surface pour le revêtement 16 obtenu. Préférentiellement, on assure au trempé l'enduction de la pâte céramique 18 obtenue, en plongeant verticalement, par son extrémité ouverte 12, dans un bac 20 contenant un bain de cette pâte céramique 18, la cathode froide 10, et, plus précisément, le tube 11 qui la constitue, tel que schématisé à la figure 3. Du fait de l'air confiné dans le tube 11, la pâte céramique 18 ne pénètre que légèrement à l'intérieur de ce tube 11. Pour une bonne régularité de l'enduction recherchée, le tube 11 n'est retiré que lentement, et verticalement, du bain de pâte céramique 18. Pour éviter que des gouttes en surplus ne se forment par gravité tout au long de la tranche de son extrémité ouverte 12, on incline préférentiellement légèrement sur la verticale le tube 11 au sortir du bain de pâte céramique 18, le temps nécessaire à l'élimination de la majeure partie de la pâte céramique 18 ainsi en excès. Préférentiellement, enfin, on assure le séchage de la pâte céramique 18 ainsi présente sur le tube 11 par un passage au four de la cathode froide 10. Par exemple, ce passage au four est effectué à une température voisine de 50"C, et il est poursuivi pendant au moins 10 mn. L'aspect extérieur du revêtement 16 obtenu est alors particulièrement convenable. Pour la formation de la pâte céramique initiale, de bons résultats ont été obtenus avec la "pâte à faïence" commercialisée par la Société CERADEL sous la référence 12400C. I1 s'agit d'une poudre sèche, répondant à l'analyse chimique suivante sio2 46.92 Tio2 0.73 A1203 14.19 Fe2O3 0.66 CaO 10.65 MgO 6.43 K2O 0.07 BaO 0.16 Après séchage, le coefficient de dilatation thermique est égal à 80 x 10-7 OK-l. On donnera maintenant ci-après à titre d'exemples non limitatifs deux exemples pratiques de mise en oeuvre d'une telle poudre I. On procède d'abord à une dissolution de 4 g de nitrocellulose dans 200 ml d'acétate de butyle, sous agitation pendant 1 h. On procède ensuite au mélange de la solution précédemment obtenue avec 200 g de poudre à faïence 12400C et 100 ml d'acétate de butyle. On assure un broyage de l'ensemble pendant dix heures dans une jarre à billes, jusqu'à ce que la granulométrie résultante soit inférieure à 20 ym. Après enduction au trempé, on procède à un passage au four, pendant 10 mn à 50"C. II. On procède à un mélange de 100 g de poudre 12400C dans 75 ml d'eau dditionnée à 0,2 % en poids de poudre ou farine de maïs, soit 0,2 g. On procède ensuite comme précédemment. Cependant, pour l'obtention d'une épaisseur E' plus grande à l'extrémité ouverte 12 du tube 11, on procède, après un premier ou "demi" séchage, de l'ordre de 5 mn, à un deuxième trempé, limité à cette extrémité ouverte 12, sur par exemple 5 mm de haut, dans une pâte céramique 18 dont la teneur en eau est inférieure à la précédente, en étant par exemple voisine de 50 %, et on effectue ensuite un nouveau passage au four. Les "pâtes à faïence" commercialisées par la Société CERADEL sous les références 12400CR et 14244T conviennent également. Comme précédemment, la "pâte à faïence" 12400CR se présente sous la forme d'une poudre sèche. Son analyse chimique est la suivante sio2 47.20 TiO2 0.71 A1203 15.96 Fe203 5.50 CaO 8.05 MgO 4.90 K2O 0.16 Na2O 0.65 BaO 0.16 P205 0.06 et le coefficient de dilatation thermique est égal à 87 x K-1 En variante, la "pâte à faïence" 14244T se présente sous la forme d'un boudin désaéré. Mais sa mise en oeuvre se fait dans les mêmes conditions que précédemment. Son analyse chimique est la suivante sio2 46.20 Tio2 0.72 A1203 14.25 Fe2O3 0.66 CaO 10.91 MgO 6.58 K2O 0.12 Na2O 0.02 et le coefficient de dilatation thermique est égal à 80 x 10-7 o -1 OR?. Dans la variante de mise en oeuvre représentée sur la figure 4, seule ltextrémité ouverte 12 du tube 11 est munie d'un revêtement 16 en matériau céramique. Dans la variante de réalisation représentée sur la figure 5, la cathode froide 10, et, plus précisément, le tube 11 qui la constitue, présente, annulairement, un retour radial 22 dirigé vers l'intérieur à son extrémité ouverte 12. Dans un tel cas il n'est pas nécessaire de prévoir un épaississement du revêtement 16 à cet endroit. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation et de mise en oeuvre décrites et représentées, mais englobe toute variante d'exécution. En particulier, et comme indiqué en préambule, il est possible d'additionner d'un pigment coloré la pâte céramique mise en oeuvre. En outre, les cathodes froides susceptibles d'être concernées ne sont pas obligatoirement constituées d'un tube à extrémité ouverte et fond borgne mais peuvent aussi bien présenter une autre configuration. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la protection d'une cathode froide caractérisé en ce que on enduit au moins localement cette cathode froide d'une couche (16) de pâte céramique (18) et on assure ensuite un simple séchage de celle-ci. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que on étend l'enduction de pâte céramique (18) sur la totalité de la surface extérieure de la cathode froide. 3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, caractérisé en ce que, s'agissant d'une cathode froide formée d'un tube (11) à extrémité ouverte (12) et fond borgne (13), on assure l'enduction de pâte céramique au trempé, en plongeant la cathode froide dans la pâte céramique (18) par son extrémité ouverte (12). 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que pour former la pâte céramique (18), on mélange à un solvant une poudre comportant au moins un oxyde minéral. 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que on choisit pour solvant un solvant organique auquel on additionne un liant. 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que on choisit pour liant la nitrocellulose. 7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que on assure d'abord une dissolution de la nitrocellulose dans une première quantité de solvant organique, avant d'assurer le mélange de la poudre avec la solution de nitrocellulose ainsi obtenue et une deuxième quantité de solvant organique. 8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que on choisit le solvant organique parmi les suivants : acétone, éthanol, acétate de butyle. 9. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que on choisit pour solvant de l'eau à laquelle on additionne de la colle. 10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que on met en oeuvre au moins 50 % d'eau, avec 0,1 à 0,3 % en poids de colle. 11. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 9, 10, caractérisé en ce que on choisit pour colle une colle naturelle telle qu'une colle dérivée de maïs. 12. Procédé suivant 1 'une quelconque des revendications 4 à 11, caractérisé en ce que on soumet le mélange à un broyage pendant au moins 10 h, jusqu'à ce que la granulométrie résultante soit au plus égale à 20 ym. 13. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que on ajoute à la pâte céramique un pigment coloré. 14. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que on assure le séchage de la pâte céramique par un passage au four. 15. Procédé suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le passage au four est effectué à une température voisine de 50"C et est poursuivi pendant au moins 10 mn. 16. Cathode froide caractérisée en ce que, en application d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, elle présente au moins localement un revêtement (16) en matériau céramique. 17. Cathode froide suivant la revendication 16, caractérisée en ce que, s'agissant d'une cathode froide formée d'un tube (11) à extrémité ouverte (12) et fond borgne (13)dont l'extrémité ouverte (12) est droite, le revêtement (16) en matériau céramique est plus épais à cette extrémité ouverte (12). 18. Cathode froide suivant la revendication 16, caractérisée en ce que, s'agissant d'une cathode froide formée d'un tube (11) à extrémité ouverte (12) et fond borgne (13), ledit tube (11) présente annulairement un retour radial (22) dirigé vers l'intérieur à son extrémité ouverte (12).