Brevet FR2900500A1 — publié le 20071102

L'invention concerne un procédé de fabrication de cathodes pour tubes à rayons cathodiques et un canon à électrons obtenu par ce procédé. Elle est applicable notamment aux cathodes à faible puissance dans lesquelles le manchon contenant le filament de chauffage et son chapeau sont fabriqués séparément ETAT DE LA TECHNIQUE Les cathodes pour canons à électrons de tubes à rayons cathodiques comporte une jupe (ou manchon) destinée à contenir le filament de chauffage de la cathode. Dans certaines cathodes, notamment dans les canons à faible puissance, un chapeau destiné à recevoir la couche émissive de la cathode, est monté sur la jupe. Les jupes possèdent une épaisseur de parois très faible. Par exemple, pour des jupes en NiCr leur épaisseur peut être inférieure à 18 micromètres au niveau du petit diamètre des jupes (diamètre d'emboîtement du chapeau). De plus, ces jupes, lors de leur fabrication par emboutissage et étirement, sont écrouies et ont des surfaces extérieures lisses qui présentent une très faible rugosité. Après mise en forme, les jupes sont recuites à une température d'environ 1050 C. De façon courante, pour cette opération de recuit, les jupes sont placées en vrac dans une nacelle. Elles ont alors tendance à se coller les unes aux autres par un mécanisme de frittage local. En raison de la faible épaisseur de leur paroi, il est alors très difficile de les séparer et on risque souvent de les déformer voire de les percer. L'invention a pour objet de résoudre ce problème. RESUME DE L'INVENTION L'invention concerne donc procédé de fabrication de jupes de cathodes de canons à électrons comprenant une étape de recuit thermique suivie d'une étape d'assemblage sur chaque jupe d'un chapeau destiné à porter la zone électro émissive de la cathode. Le procédé selon l'invention 2 comporte avant ledit recuit thermique, une étape de réalisation d'irrégularités de surface sur la face extérieure de chaque jupe. Cette étape de réalisation d'irrégularités comporte de préférence une étape d'attaque chimique. Cependant, cette étape de réalisation d'irrégularités peut également être réalisée par une étape d'oxydation de la face extérieure de chaque jupe. Dans le cas où le procédé à recourt à une étape d'attaque chimique, celle-ci est de préférence réalisée collectivement sur un lot de jupes et l'étape d'attaque chimique est suivie d'une étape de rinçage suivie d'une étape de séchage. Selon une forme de réalisation du procédé de l'invention, ladite attaque chimique est réalisée à l'aide d'une solution d'acide chlorhydrique. Dans ce cas, la concentration de ladite solution en acide 15 chlorhydrique est avantageusement comprise entre 30 et 37 %. Avec une telle concentration acide, la température solution d'acide chlorhydrique est avantageusement comprise entre 20 C et 40 C et pourra prévoir alors que la durée de l'étape d'attaque chimique est comprise entre 15 et 45 minutes. 20 Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, la concentration en acide de ladite solution d'acide chlorhydrique est de 37%, la température de la solution d'acide est de 22 C, et la durée de l'attaque chimique est de 30 minutes Selon une variante de réalisation de l'invention ladite attaque 25 chimique peut également être réalisée à l'aide d'une solution d'acide acétique et d'acide nitrique. Selon cette variante de réalisation, on pourra prévoir que la composition volumique de ladite solution acide est la suivante: -acide acétique: 40% 30 - acide nitrique: 0,2% - eau: 59,8%. 3 Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, on pourra alors prévoir avantageusement que la température de la solution d'acide acétique et d'acide nitrique est comprise entre 80 C et 110 C, et que la durée de l'attaque chimique est comprise entre 15 et 45 minutes Plus précisément, on pourra prévoir que la température de la solution d'acide acétique et d'acide nitrique est d'environ 100 C et la durée de l'étape d'attaque chimique est d'environ 30 minutes. De façon générale, le procédé selon l'invention comporte les étapes suivantes: - attaque chimique des jupes, -lavage des jupes, - séchage des jupes, - assemblage de chapeaux sur les jupes, - recuit des jupes. L'invention est également applicable à un canon à électrons pour tubes à rayons cathodiques réalisé à l'aide du procédé ainsi décrit. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les différents objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui va suivre et 20 dans les figures annexées qui représentent: les figures la et 1 b, un exemple de cathode à laquelle s'applique l'invention, la figure 2, un diagramme du procédé de fabrication selon l'invention. 25 DESCRIPTION DETAILLEE La figure 1 a représente un exemple de jupe d'une cathode telle qu'on peut en trouver dans la technique dans les cathodes faible s puissance s. La jupe 1 comporte une partie élargie 11 pour la fixation de la cathode dans le canon à 30 électrons et une partie rétrécie 10. Comme on peut le voir sur la figure 1 b, l'extrémité supérieure de la partie rétrécie 10 n'est pas 4 fermée. On prévoit donc un chapeau 2 que l'on place sur l'extrémité de la jupe 1 selon le sens de la flèche indiquée sur la figure 1 a. Ce chapeau est destiné à recevoir le matériau émissif de la cathode. La jupe 1 est fabriquée par estampage et étirage. Le diamètre de sa partie rétrécie 10 est typiquement de l'ordre du millimètre et l'épaisseur de la paroi de cette partie 10 est d'environ 18 micromètres. Comme cela a été expliqué précédemment, un lot de jupes ainsi fabriquées est placé en vrac dans une nacelle pour subir un recuit à environ 1000 C. Les jupes ont alors tendance à se coller entre elles. En raison de l'épaisseur mince des parois des jupes, les jupes présentent une certaine fragilité. Pour remédier à cet inconvénient, l'invention prévoit donc, après l'étape de réalisation des jupes par emboutissage et avant l'étape de recuit, une étape d'attaque de la surface extérieures des jupes permettant d'obtenir des jupes possédant une surface extérieure présentant une rugosité suffisante pour que le nombre de points de contact entre les jupes soit réduit lorsqu'elles sont placées en vrac dans la nacelle en vue du recuit. Cette attaque de la surface extérieure des jupes peut se faire par oxydation, par sablage ou par attaque chimique. La figure 2 représente le procédé de l'invention utilisant un procédé d'attaque chimique. Selon l'invention, après emboutissage, les jupes en NiCr subissent une attaque chimique dans un bain d'acide pendant une durée comprise entre 15 et 45 minutes. Le procédé prévoit ensuite une étape de rinçage dans 30 un courant d'eau désionisée à une température comprise entre 60 C et 80 C pendant une durée de 10 à 30 minutes. Ensuite, une étape de séchage à une température comprise entre 140 C et 160 C pendant 4 à 8 heures. On réalise l'assemblage (par soudure laser par exemple) des chapeaux, tel que le chapeau 2, sur les extrémités 5 des jupes. On peut alors procéder à l'étape de recuit des jupes à une température voisine ou supérieure à 1000 C. Selon une forme de réalisation préférée l'acide utilisé est un acide chlorhydrique. A titre d'exemple, la concentration est comprise entre 30 et 37% d'acide chlorhydrique. La température du bain d'acide dans lequel sont plongées les jupes peut être compris entre 20 C et 40 C, soit quasiment la température ambiante. La durée de traitement en bain acide est comprise entre 15 et 45 minutes environ. Préférentiellement on pourra utiliser un acide HCI dont la concentration est d'environ 37% et on effectuera cette étape d'attaque chimique à une température voisine de 22 C pendant 30 minutes environ. Selon une variante de réalisation du procédé de l'invention, on utilise une solution d'acide acétique glacial, d'acide nitrique, et d'eau désionisée. Selon un exemple de réalisation, la composition volumique de cette solution sera la suivante: acide acétique: 40% eau: 59,8% acide nitrique: 0,2% Avec une telle solution acide, le traitement se fera à une température comprise entre 80 C et 110 C pendant 15 à 45 30 minutes. Préférentiellement, on effectuera le traitement à environ 100 C (103 c par exemple) pendant 30 minutes. L'attaque chimique a insi réalisée selon le procédé de l'invention permet d'atteindre une rugosité suffisante. La mesure de ladite rugosité prise en compte dans la présente invention est le critère statistique Ra qui représente l'écart moyen arithmétique par rapport à la ligne moyenne du profil de surface. Ainsi, mesurée selon la norme ISO, une valeur de Ra d'au moins 0.25pm permet d'éviter la tendance qu'ont les jupes à se coller entre elles lors de leur recuit lorsque leur surface n'est pas traitée. L'attaque chimique ne réduit néanmoins que de manière modérée l'épaisseur initiale de 18 micromètres des jupes. Typiquement, on perd jusqu'à 2 micromètres au plus sur l'épaisseur des jupes. On notera que la composition des bains d'acides, leur température et la durée de l'attaque chimique doivent être optimisées conformément à l'invention pour éviter d'adoucir les rugosités par une attaque trop puissante ou trop longue. Par ailleurs, après l'étape de recuit, le NiCr se reconstruit et la jupe matte et rugueuse après attaque redevient lisse et brillante après recuit. Le procédé de l'invention présente les avantages: d'être reproductible, d'être facilement maîtrisable par le réglage de la durée de l'attaque chimique, de réduire de façon uniforme l'épaisseur des jupes, d'être peu coûteux, de ne présenter qu'un risque limité au niveau de la sécurité du personnel. REVENDICATIONS 1. Canon à électrons pour tubes à rayons cathodiques comportant au moins une cathode dont la jupe est fabriquée en NiCr caractérisée en ce que la surface externe de la jupe a un écart moyen de rugosité Ra d'au moins 0.25pm. 2. Procédé de fabrication de jupes de cathodes d'un canon à électrons conforme à la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend une étape de recuit thermique suivie d'une étape d'assemblage sur la jupe d'un chapeau destiné à porter la zone électro émissive de la cathode, et d'une étape de réalisation d'irrégularités de surface sur la face extérieure de chaque jupe réalisée par attaque chimique 3. Procédé de fabrication selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite étape de réalisation d'irrégularités comporte une étape d'oxydation de la face extérieure de chaque jupe. 4. Procédé de fabrication selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite attaque chimique est réalisée à l'aide d'une solution d'acide 20 chlorhydrique. 5. Procédé de fabrication selon la revendication 4, caractérisé en ce que la concentration de ladite solution en acide chlorhydrique est comprise entre 30 et 37 %. 6. Procédé de fabrication selon la revendication 5, caractérisé en ce 25 que la température solution d'acide chlorhydrique est comprise entre 20 C et 40 C. 7. Procédé de fabrication selon la revendication 4, caractérisé en ce que la durée de l'étape d'attaque chimique est comprise entre 15 et 45 minutes. 8. Procédé de fabrication selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite attaque chimique est réalisée à l'aide d'une solution d'acide acétique et d'acide nitrique. 9. Procédé de fabrication selon la revendication 8 caractérisé en ce que la température de la solution d'acide acétique et d'acide nitrique est comprise entre 80 C et 110 C, et en ce que la durée de l'attaque chimique est comprise entre 15 et 45 minutes.