DE861288C

DE861288C - Metal element coated with carbon

Info

Publication number: DE861288C
Application number: DER3358A
Authority: DE
Inventors: John Barr Diffenderfer
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1947-06-28
Filing date: 1950-08-23
Publication date: 1952-12-29

Description

Mit Kohlenstoff überzogenes Metallelement Die Erfindung betrifft mit Kohlenstoff überzogenes Metall für eine Verwendung, bei der eine gute Wärmeabgabe oder Wärmeabstrahlungsfähigkeit erwünscht ist, z. B, in evakuierten Geräten, wie elektrischen Entladungseinrichtungen, wo Metallteile oder Metallelemente während des Arbeitens der Einrichtung im Vakuum Wärme ausstrahlen. In Elektronenentladungseinrichtungen, wie z. B. Radioröhren, ist ein solches mit Kohlenstoff überzogenes Metall insbesondere wertvoll für Röhrenelemente, wie z. B. geschwärzte Anoden -oder- Platten, für Wärmestrahler, welche mit den Röhrenbestandteilen verbunden sind wie z. B. Gitter, uni für ähnliche Zwecke. Die Erfindung betrifft ferner ein mit Kohlenstoff überzogenes Metall oder Plattenmaterial für Elektroden für elektrische Entladungseinrichtungen, die Verfahren zur Herstellung eines solchen Materials und die verbesserten geschwärzten Elektroden, wie z. B. Platten oder Anoden, zur Verwendung in Glühelektronenentladungsvorrichtungen.Metal Element Coated with Carbon The invention relates to Carbon coated metal for use where good heat dissipation or heat radiating ability is desired, e.g. B, in evacuated equipment, such as electrical discharge devices, where metal parts or metal elements during emit heat from operating the device in a vacuum. In electron discharge devices, such as B. radio tubes, is one such carbon-coated metal in particular valuable for tubular elements such as B. blackened anodes -or- plates, for radiant heaters, which are connected to the tube components such. B. Lattice, uni for similar Purposes. The invention also relates to a metal or coated with carbon Plate material for electrodes for electrical discharge devices, the method for making such a material and the improved blackened electrodes, such as B. plates or anodes, for use in glow electron discharge devices.

In Elektronenentladungseinrichtungen werden die Metallteile, mit Ausnahme der die Elektronen emittierenden Elemente, im allgemeinen so kühl wie möglich gehalten. Hierzu werden in Glühelektronenentladungseinrichtungen, z. B. Radioröhren, die kalten Elektroden, wie z. B. Gitter, Platten und andere Elektroden, welche während des Betriebes den Elektronenstrom aufnehmen oder ihm unterworfen sind, gewöhnlich durch einen Überzug aus irgendeiner Form von Kohlenstoff geschwärzt, um ihre Wärmeabgabe- oder Wärmestrahlungsfähigkeit zu erhöhen. Aus wirtschaftlichen Gründen werden bei der Herstellung im großen lange Streifen von Elektrodenblech gewöhnlich in einem kontinuierlichen Verfahren mit Kohlenstoff überzogen, und es werden die Elektroden dann aus dem geschwärzten Streifen geformt. Nickel ist in weitgehendem Maße als Metall für die Elektroden verwendet worden. Die Eisenmetalle, wie z. B. Flußstahl, Eisen oder Eisenlegierungen, sind viel billiger als Nickel und könnten verwendet werden, wenn sie in zufriedenstellender Weise geschwärzt werden, aber sie konnten nicht mit zufriedenstellenden Ergebnissen mit Kohlenstoff überzogen werden. Die übliche Methode des Schwärzens mit Gas, bei der das Metall in- einer Kohlenwasserstoffatmosphäre bis auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der sich der Kohlenwasserstoff zersetzt und Kohlenstoff auf dem Metall niederschlägt, ist nicht zufriedenstellend, wenn es auf Eisenmetalle angewendet wird. Die Temperatur, welche nötig ist, um aus der Kohlenwasserstoffatmosphäre die richtige Art von Kohlenstoff zu erhalten, ist so hoch, daß eine Aufnähme von Kohlenstoff oder eine Oberflächenhärtung des Eisenmetalls erfolgt, welche aus mehreren prakl tischen Gründen unzulässig ist. Das Schwärzen nach der Gasmethode härtet den Stahl, sogar wenn er eine dünne Schicht von Nickel hat, und beeinträchtigt die Festigkeit des Metalls. Da die Elektroden mit der größten Genauigkeit hergestellt werden müssen, ist die Preßformung schwierig, wenn der geschwärzte Streifen nicht ganz duktil und praktisch unelastisch ist. jede Aufnahme von Kohlenstoff durch einen Streifen von Eisenmetall vermindert die- Dehnbarkeit des Metalls und härtet es so, daß die Abnutzung in den Pressen, welche die Elektroden formen, übermäßig ist.In electron discharge devices, the metal parts, except of the electron-emissive elements, generally kept as cool as possible. For this purpose, in glow electron discharge devices such. B. radio tubes that cold Electrodes, such as B. grids, plates and other electrodes, which during the Operation absorb the electron current or are subject to it, usually by a coating some form of carbon blackened to to increase their heat dissipation or heat radiation capacity. For economic Reasons are large long strips of electrode sheet in the production usually coated with carbon in a continuous process, and it the electrodes are then formed from the blackened strip. Nickel is in has been used extensively as a metal for the electrodes. The ferrous metals, such as Mild steel, iron or iron alloys are much cheaper than nickel and could be used if blackened in a satisfactory manner, but they could not be coated with carbon with satisfactory results will. The usual method of blackening with gas, in which the metal in one Hydrocarbon atmosphere is heated to a temperature at which the Hydrocarbon decomposes and carbon deposits on the metal is not satisfactory when applied to ferrous metals. The temperature, which is necessary to get the right kind of carbon out of the hydrocarbon atmosphere to obtain is so high that an absorption of carbon or a surface hardening of ferrous metal, which is not permitted for several practical reasons. Blackening by the gas method hardens the steel, even if it has a thin layer of nickel and affects the strength of the metal. As the electrodes must be made with the greatest accuracy, the compression molding is difficult, when the blackened stripe is not entirely ductile and practically inelastic. every Uptake of carbon by a strip of ferrous metal reduces the ductility of the metal and hardens it so that the wear and tear in the presses holding the electrodes shape is excessive.

Es ist schwierig, mittels wirtschaftlich tragbarer Methoden eine fest haftende Schicht von Kohlenstoff auf einer Metalloberfläche zu erhalten, da offenbar eine wirkliche Bindung des Kohlenstoffs an das Metall durch Hitzebehandlung nicht erreicht werden kann. Verschiedene Hilfsmittel, z. B. Abstrahlen mit Sand oder Stahlkies, Ätzen, oder andere Methoden, sind verwendet worden, um die Oberfläche des Metalls anzurauhen, um damit das Haften des Kohlenstoffüberzuges zu verbessern. Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Haftung der Kohlenstoffschicht an dem Metall und die Wärmeabgabe der mit Kohlenstoff überzogenen Elektrode eine Funktion des Gefüges der Metalloberfläche ist und mehr von diesem als von ihrer Rauhigkeit abhängt. .It is difficult to find a firm using economically viable methods to get adherent layer of carbon on a metal surface, since apparently There is no real bond between the carbon and the metal through heat treatment can be reached. Various tools, e.g. B. blasting with sand or steel gravel, Etching, or other methods, have been used to finish the metal roughening in order to improve the adhesion of the carbon coating. The experience has shown that the adhesion of the carbon layer to the metal and the heat dissipation of the carbon-coated electrode is a function of the structure of the metal surface and depends more on it than on its roughness. .

Der Hauptzweck der Erfindung ist die Herstellung eines Metalls, wie z. B. Platten- oder Elektrodenmaterial, mit einer Oberfläche von neuartigem Gefüge, dem ein Überzug, wie z. B. Kohlenstoff, fester anhaftet als den mit den herkömmlichen Methoden erhaltenen Oberflächen, und welches nach Überziehen mit Kohlenstoff, insbesondere mit Kohlenstoff, der ganz oder teilweise in Form von kolloidalem Graphit vorliegt, eine Wärmeabgabe-oder Wärmestrahlungsfähigkeit hat, welche beträchtlich größer ist als diejenige des besten handelsüblichen geschwärzten Materials von herkömmlicher Art und die der eines schwarzen Körpers sehr nahe kommt.The main purpose of the invention is the manufacture of a metal such as z. B. plate or electrode material, with a surface with a new structure, which a coating, such. B. carbon, adheres more firmly than with the conventional Methods obtained surfaces, and which after coating with carbon, in particular with carbon which is wholly or partly in the form of colloidal graphite, has a heat dissipation or heat radiation capacity which is considerably greater than that of the best commercially available blackened material from conventional Kind and that comes very close to that of a blackbody.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, auf einem ausgeglühten Eisenmetall, wie z. B. Flußstahl, einen fest anhaftenden Kohlenstoffüberzug so aufzubringen, daß der Kohlenstoff nicht in irgendeiner Weise die Eigenschaften des Metalls beeinflußt oder ändert.Another purpose of the invention is, on an annealed ferrous metal, such as B. mild steel to apply a firmly adhering carbon coating so that that the carbon does not in any way affect the properties of the metal or changes.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, in befriedigender Weise eine mit Kohlenstoff überzogene und wirtschaftlich brauchbare Elektrode von Eisen oder anderem Metall herzustellen, welchem, wenn es gewünscht wird, eineWärmeabgabefähigkeit von mehr als goo/o derjenigen eines schwarzen Körpers erteilt werden kann, Noch ein Zweck der Erfindung besteht darin, einen Elektrodenvorrat oder Elektrodenmaterial herzustellen, welches aus einem Streifen oder Blech aus Eisenmetall oder 'anderem Metall besteht, welches praktisch vollständig weich ist, durch Pressen leicht zu Elektroden mit genauen Abmessungen gestaltet werden kann, eine verhältnismäßig weiche, in den Preßformen zusammendrückbare Oberfläche hat und vorzugsweise einen Überzug von Kohlenstoffarbe aufweist, welcher so fest anhaftet, daß er das Bearbeiten des Materials in den Formpressen für die Elektroden aushält.Another purpose of the invention is to satisfactorily be one carbon-coated and economically viable electrode of iron or other metal which, if desired, has a heat dissipation capability of more than goo / o of blackbody ones can be granted, Yet one purpose of the invention is to provide an electrode stock or electrode material manufacture which from a strip or sheet of ferrous metal or 'other Metal, which is practically completely soft, is easy to compress by pressing Electrodes can be designed with precise dimensions, a relatively soft, has a surface compressible in the mold and preferably has a coating of carbon paint, which adheres so tightly that it prevents the machining of the Material in the compression molding for the electrodes.

Schließlich ist es noch ein Zweck der Erfindung, ein einfaches, rasches und kontinuierliches Verfahren zur Behandlung eines Streifens aus Stahl oder ähnlichem Metall zu schaffen, um auf dessen Oberfläche eine schwammige poröse Schicht oder Matrix von neuartigem Gefüge zu bilden, der ein Überzug, wie z. B. Kohlenstoff, sehr fest anhaftet und mit der ein Kohlenstoffüberzug ein geschwärztes Metall bildet, welches ein Wärmestrahlungsvermög'en hat, das dem eines schwarzen Körpers sehr nahe kommt.Finally, there is another purpose of the invention, a simple, rapid one and a continuous process for treating a strip of steel or the like To create a spongy, porous layer or metal on its surface To form a matrix of a new type of structure, which has a coating, such as e.g. B. carbon, adheres very firmly and with which a carbon coating forms a blackened metal, which has a heat radiation capacity that is very close to that of a black body comes.

Gemäß der Erfindung wird eine Grundlage aus Blech, vorzugsweise aber nicht notwendigerweise ein Eisenmetall, wie etwa Fluß stahl (obwohl manches andre Metall, wie etwa Nickel, verwendet werden kann), mit einem Überzug versehen, indem man auf eine oder beide seiner Oberflächen eine sehr fest haftende poröse Schicht oder Matrix bindet, die an die Grundlage gebunden ist und aus kleinen unter Belässung von feine Poren bildenden Zwischenräumen aneinander gesinterten Metallteilchen besteht. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Metallteilchen Metallschwämme, welche mikroskopische Poren und Spalten haben und aneinander sowie an die Metallgrundlage gesintert sind; dabei wird! eine zusammenhängende Mässe gebildet, die an die Grundlage molekular gebunden ist und ein neuartiges Gefüge und eine Porosität oder Schwammigkeit aufweist; dies beruht auf der Porosität, welche von den winzigen Poren oder Zwischenräumen zwischen den an die Basis und aneinander gesinterten Teilchen und auch von der mikroskopischen @Porosdtät :der einzelnen Teilchen oder Metallschwämme herrührt. Die Matrix kann aus - Teilchen bestehen, welche nahezu sämtlich von etwa der gleichen Größe sind, oder aus einer Mischung von Teilchen verschiedener Größe. Die Oberfläche der Matrix der überzogenen Grundlage ist gewöhnlich rauh und unregelmäßig, mit vielen winzigen Löchern und Vertiefungen und auch von mikroskopischen Löchern auf ,der Oberfläche der porösen Schwämme oder Metallteilchen. Die Schicht oder Matrix der kleinen, gesinterten, porösen Metallteilchen oder -schwämme hat neuartiges Gefüge und neuartige Struktur und wird .deswegen bevorzugt, weil gefunden wurde, daß sie einen Überzug, wie z. B. Kohlenstoff, fester hält als die poröse Matrix, welche aus feinen, festen Metallteilchen besteht, die aneinander gesintert und an die Metallgrundlage gebunden sind.According to the invention, a base made of sheet metal, but preferably not necessarily a ferrous metal, such as flux steel (although some others Metal such as nickel can be used) coated by one or both of its surfaces has a very firmly adhering porous layer or matrix binds that is bound to the base and made up of small leaves consists of fine pore-forming interstices sintered together metal particles. In the preferred embodiment, the metal particles are metal sponges, which microscopic pores and crevices and to each other and to the metal base are sintered; will be! a coherent set of measures is formed which is attached to the foundation is molecularly bound and a novel structure and a porosity or sponginess having; this is due to the porosity created by the tiny pores or spaces between the particles sintered to the base and to each other and also from the microscopic @ Porosity: originates from the individual particles or metal sponges. The matrix can the end - Particles are made up which are almost all of about the same Size, or a mixture of particles of different sizes. The surface the coated foundation matrix is usually rough and irregular, with many tiny holes and depressions and also microscopic holes on the Surface of the porous sponges or metal particles. The layer or matrix of the small, sintered, porous metal particles or sponges has a novel structure and novel structure and is preferred because it has been found to be a coating such as B. carbon, holds more firmly than the porous matrix, which consists of fine, solid metal particles that are sintered together and attached to the metal base are bound.

Die feinen Metallteilchen der Matrix werden am besten durch eine auf der Grundlage selbst erfolgende überwachte Reduktion vorn feinen Teilchen der betreffendem Metalloxyde erhalten. Zum Beispiel wird, um die bevorzugte Form der aus porösen Teilchen gebildeten Matrix zu erhalten, feinvermahlenes Metalloxyd, vorzugsweise Nickeloxyd, gleichmäßig auf der Oberfläche der Grundlage und in Berührung mit ihr als eine Schicht von gepulvertem Oxyd verteilt, wobei die Körnchen des Pulvers miteinander in Berührung sind und auf der Grundlage durch ein, Bindemittel gehalten werden, welches bei mäßigem Erhitzen verschwindet. Das gepulverte Oxyd wird -durch Erhitzen des mit der Schicht -von Nickeloxyd versehenen Metallstreifens in einer reduzierenden Atmosphäre, wie z. B. Wasserstoff, zu metallischem Nickel reduziert, und zwar vorzugsweise bei etwa 8oo bis z zooo' C, bis die Körnchen des Nickeloxydes, ohne zu verschmelzen, zu winzigen Nickelschwämmen mit mikroskopischen Poren und Spalten reduziert sind. Die Temperatur, bei welcher das Nickeloxyd reduziert wird, ist hoch genug, um Nickelschwämme zu bilden, wenn die Körnchen des gepulverten Nickeloxydes reduziert werden, aber sie ist zu niedrig, um das reduzierte Nickel zu einerfestenMassezusämmenzuschmelzen. Diese einzelnen porösen Nickelschwämme behalten tatsächlich ihre Individualil=ät, obwohl sie aneinander und an die feste Metallgrundlage gesintert sind. Als Ergebnis weist die metallische Grundlage eine metallische Nickeloberflächenschicht oder Matrix auf, welche von neuartigem Gefüge, weich, gut an den Grundlagenstreifen gebunden und wegen der winzigen Zwischenräume zwischen dem Metallschwämmen urid auch wegen der mikroskopischen Poren in den Schwämmen porös ist. Die mit der neuartigen Matrix überzogene Metallgrundlage stellt eine Unterlage dar, welche, wenn sie in geeigneter Weise mit Kohlenstoff überzogen wird, eine geschwärzte Elektrode ergibt, die denen der herkömmlichere Art überlegen ist. Ein auf dieser Matrix angebrachter und sie bedeckender Überzug, wie z. B. Kohlenstoff, welcher vorzugsweise zum großem Teil aus kolloidalem Graphit besteht, erwies sich als ungewöhnlich fest haftend. Die Adhäsiön der Kohlenstoffteilchen an die Matrix ist größer als ihre Kohäsion untereinander, daher kann der Kohlenstoffüberzug nicht inBlättern oder Schuppen abgelöst werden, sondern nur als Kohlenstoffpulver, dessen Teilchen sehr fest an der Grundlage haften. Eine solche geschwärzte Elektrode hält den Kohlenstoffüberzug ungewöhnlichfest undhat eineWärmeabgabe- oder Wärmeausstrahlungsfähigkeit, welche bis zu 98% derjenigen eines schwarzen Körpers betragen kann.The fine metal particles of the matrix are best removed by a the basis itself supervised reduction of fine particles of the subject Obtained metal oxides. For example, in order to be the preferred form of being made of porous To obtain particle-formed matrix, finely ground metal oxide, preferably Nickel oxide, evenly on the surface of the base and in contact with it distributed as a layer of powdered oxide, the granules of the powder being interconnected are in contact and are held on the basis by a, binding agent, which disappears with moderate heating. The powdered oxide becomes -by heating of the metal strip provided with the layer of nickel oxide in a reducing Atmosphere, such as B. hydrogen, reduced to metallic nickel, preferably at about 8oo to zooo 'C, until the granules of nickel oxide, without melting, are reduced to tiny nickel sponges with microscopic pores and crevices. The temperature at which the nickel oxide is reduced is high enough to produce nickel sponges to form when the granules of powdered nickel oxide are reduced, however it is too low to fuse the reduced nickel into a solid mass. These individual porous nickel sponges actually retain their individuality, although they are sintered to each other and to the solid metal base. As a result the metallic base has a metallic nickel surface layer or matrix on which of a new structure, soft, well bound to the base strip and because of the tiny spaces between the metal sponges and also because of the microscopic pores in the sponges are porous. The one with the new matrix Plated metal base represents a base which, when in a suitable Way is coated with carbon, results in a blackened electrode that corresponds to those is superior to the more conventional type. One installed on this matrix and she covering coating, e.g. B. carbon, which is preferably largely consists of colloidal graphite, proved to be unusually tightly adherent. the The adhesion of the carbon particles to the matrix is greater than their cohesion with one another, therefore the carbon coating cannot be peeled off in leaves or scales, but only as carbon powder, the particles of which adhere very firmly to the base. Such a blackened electrode is unusually strong and has the carbon coating a heat emitting or radiating ability which is up to 98% of that of a black body.

Der Unterlagsstreifen wird vorzugsweise in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt, bei welchem der mit einer Schicht von gepulvertem Nickeloxyd bedeckte metallische Grundlagenstreifen einen Wasserstoffofen durchläuft, in welchem das Oxyd vornehmlich bei einer solchen Temperatur und unter solchen Bedingungen reduziert wird, daß das reduzierte metallische Nickel poröse Teilchen oder Nickelschwämme bildet, welche aneinander gesintert und an die Grundlage gebunden -sind, und so eine Unterlage bilden, welche aus einem Metallblech besteht, der mit einer Schicht von gewünschtem Gefüge und gewünschter Struktur überzogen ist.The backing strip is preferably in a continuous Process made in which the coated with a layer of powdered nickel oxide covered metallic foundation strip goes through a hydrogen furnace in which the oxide chiefly at such a temperature and under such conditions is reduced that the reduced metallic nickel porous particles or nickel sponges which are sintered together and bound to the base, and so on Form a base, which consists of a metal sheet with a layer is covered by the desired structure and structure.

Der Kohlenstoff kann auf die Grundlage in verschiedenerWeise aufgebracht werden, vorzugsweise als eine Art von Kohlenstoffarbe, die aus sehr feinverteiltem Graphit, Lampenruß oder einer anderen Form des Kohlenstoffs besteht, die in einem dünnen Birndemittel suspendiert sind. Die Kohlenstoffarbe kann in irgendeiner zweckmäßigen Weise, z. B. durch Spritzen, Bestreichen oder Eintauchen, aufgebracht werden!, vorzugsweise jedoch durch ein kontinuierliches Tauch= oder Durchziehüberzugsverfahren, bei welchem die Unterlage mit der neuartigen porösen Matrix in, der Form eines Streifens vorliegt, welcher durch eine dünne Suspension von kolloidalem Graphit in einer Flüssigkeit, wie etwa Alkohol, zu der etwas Nitrocellulose oder ein ähnliches Bindemittel zugegeben werden kann, geführt wird. Etwas sehr fein verteilter Lampenruß wird zugesetzt, wenn ein sehr schwarzer Überzug erwünscht ist. Die Suspension ist von so geringer Viskosität, daß sie schnell von der porösen Matrix aufgenommen wird, so wie Tinte von Löschpapier aufgesaugt wird, und dies imprägniert die Matrix mit sehr fein verteiltem Kohlenstoff und bedeckt auch die Oberfläche der Matrix mit einer Schicht der Kohlenstofffarbe. Die Unterlage wird getrocknet, wobei atxf ihr eine dünne Schicht der Kohlenstoff-oder Graphitfarbe verbleibt mit einer Oberfläche, welche gewöhnlich der Hauptsache nach denselben Umriß hat wie die rauhe und unregelmäßige Oberfläche derMatrix. Wenn flneFlüssigkeit derKohlenstoffarbe ausgetrieben ist, verbleibt auf der Grundlage eine Kohlenstoffschicht, welche praktisch an das Metall gebunden ist.The carbon can be applied to the base in a number of ways be, preferably as a kind of carbon paint made of very finely divided Graphite, lamp soot or some other form of carbon that is in one thin pear are suspended. The carbon color can be in any convenient Way, e.g. B. by spraying, brushing or dipping, preferably but by a continuous dip or draw-through coating process in which the base with the novel porous matrix is in the form of a strip, which by a thin suspension of colloidal graphite in a liquid, such as alcohol to which some nitrocellulose or similar binder is added can be guided. Some very finely divided lamp soot is added, when a very black coating is desired. The suspension is from so low Viscosity that it is quickly absorbed by the porous matrix, such as ink is absorbed by blotting paper, and this impregnates the matrix with very finely divided Carbon and also covers the surface of the matrix with a layer of the carbon paint. The pad is dried, taking a thin layer of carbon or atxf her Graphite paint remains with a surface that is usually in the main has the same outline as the rough and irregular surface of the matrix. When liquid the carbon color is driven out, a layer of carbon remains on the base, which is practically bound to the metal.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung erläutert, in welcher als Ausführungsform ein mitKohlenstoff versehenes Element einer Elektronenröhre, z. B. eine Anode oder Platte, beschrieben wird sowie die bevorzugte Methode zurHerstellung von-Anoden- oderPlattenmaterial, aus welchem die Anode oder Platte gefertigt wird. Fig. i zeigt die Oberfläche der porösen Matrix nach einer Mikrofotografie mit tausendfacher Vergrößerung; Fig.2 zeigt die Struktur der Matrix nach einer Mikrofotografie mit tausendfacher Vergrößerung im Querschnitt; Fig. 3 zeigt in stark vergrößertem Maßstabe die Oberfläche der Matrix, welche aus Metallschwämmen besteht, die aneinander unter Belassung von Zwischenräumen undwinzigen Porengesintert sind; Fig. q. zeigt in stark vergrößertem Maßstabe einen Querschnitt durch die in Fig. 3 gezeigte Struktur der Matrix; Fig. 5 zeigt einen Teil der Grundlage, die mit Nickeloxyd bedeckt ist, im Querschnitt nach einer Mikrofotografie; Fig.6 zeigt im Querschnitt nach einer Mikrofotografie die Grundlage mit einer Matrix, welche aus der Nickeloxydschicht der Fig. 5 gebildet ist, nur zur Veranschaulichung der Kohlenstoffschicht des fertiggestellten Elementes; Fig. 7 ist die Ansicht eines mit Kohlenstoff überzogenen Plattenteiles, welcher zwei tief eingezogene Vorsprünge und vier rechtwinkelige Biegungen hat und der gemäß der vorliegenden Erfindung in großem Umfang mit Erfolg 'hergestellt wird; Fig. 8 ist ein Bruchstück des Querschnittes des Streifens, so wie er die Apparatur mit einem überzug von Kohlenstoffarbe verläßt; Fig.9 zeigt teilweise schematisch ein Beispiel der für die Ausführung des, kontinuierlichen Verfahrens geeigneten Apparatur; Fig. io zeigt ein Detail der Vorrichtung.The invention is illustrated in the following description with reference to the drawing explains in what embodiment a carbonized element an electron tube, e.g. B. an anode or plate, is described as well as the preferred method of making anode or plate material from which the Anode or plate is made. Fig. I shows the surface of the porous matrix according to a photomicrograph with a thousand fold magnification; Fig. 2 shows the structure of the matrix after a microphotograph with a thousandfold magnification in cross section; Fig. 3 shows on a greatly enlarged scale the surface of the matrix, which consists of metal sponges, which are attached to each other, leaving gaps and minute pores are sintered; Fig. Q. shows a on a greatly enlarged scale Cross section through the structure of the matrix shown in FIG. 3; Fig. 5 shows one Part of the base covered with nickel oxide, in cross section from a photomicrograph; Fig. 6 shows in cross section after a microphotograph the base with a matrix, which is formed from the nickel oxide layer of Fig. 5, for illustration only the carbon layer of the finished element; Fig. 7 is a view of a with carbon-coated plate part, which has two deeply recessed projections and has four right-angled bends and the one in accordance with the present invention in FIG on a large scale with success'; Figure 8 is a fragment of the cross-section of the strip as it leaves the apparatus with a coating of carbon paint; FIG. 9 shows, partially schematically, an example of the implementation of the continuous Process suitable apparatus; Fig. 10 shows a detail of the device.

Eine besondere Ausführungsform der Erfindung besteht in einer mit Kohlenstoff versehenen Platte oder Anode, welche, wie in der Zeichnung angedeutet ist, eine Metallunterlage mit einer nicht porösen Metallgrundlage io, vorzugsweise Eisenblech, wie z,. B. kaltgewalzter Stahl oder Flußstahl von etwa 5 Millizoll Dicke, die mit einer porösen metallischen Matrix ii bedeckt ist; diese besteht vornehmlich aus Nickelschwämmen oder porösen Nickelteilchen 12, welche mikroskopische Poren 13 , aufweisen und fest und molekular an die Basis io gebunden und aneinander gesintert sind. Mikrofotografien zeigen, daß die Poren, 13 gewöhnlich eine durchschnittliche Größe von etwa 1/i1 Mikron haben. Die Nickelschwämme oder porösen" Nickelteilchen behalten im allgemeinen ihre Individualität und sind aneinander gesintert, mit Zwischenräumen 14 zwischen ihnen, unter Bildung von winzigen kapillaren Poren, i5, von denen sich viele durch die Matrix hindurch bis zur Basis io erstrecken. Diese Poren, 15 sind im allgemeinen mehrfach größer als die mikroskopischen Poren 13 der Nickelschwämme und können oft etwa die Größe der Nickelteilchen haben. Es wurde gefunden, daß man auf der Matrix einen Kohlenstoffüberzug aufbringen kann, vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise,- so dünn, daß die äußere Oberfläche im allgemeinen denselben Umriß hat wie die Grenzfläche zwischen der Matrix und der Kohlenstoffschicht und die daher vom gelben allgemeinen Umriß ist wie die Oberfläche der porösen Matrix i i ; ferner daß man so eine mit Kohlenstoff überzogene Elektrode herstellen kann, welche eine Wärmeabgabe- oder Wärmestrahlungsfähigkeit von 9o bis 981/o derjenigen eines schwarzen Körpers aufweist. Dabei ist die 'Ko'hlenstoffschicht von solcher Beschaffenheit und so fest haftend, daß praktisch kein Abschälen oder Ab- schuppen oder erheblicher Verlust an Kohlenstoff während des Gebrauches auftritt.A particular embodiment of the invention consists in a plate or anode provided with carbon, which, as indicated in the drawing, is a metal base with a non-porous metal base, preferably sheet iron, such as, for. B. cold rolled steel or mild steel about 5 mils thick covered with a porous metallic matrix ii; this consists primarily of nickel sponges or porous nickel particles 12, which have microscopic pores 13, and are firmly and molecularly bound to the base and sintered to one another. Microphotographs show that the pores 13, 13 usually have an average size of about 1/1 micron. The nickel sponges or "porous" nickel particles generally retain their individuality and are sintered together, with spaces 14 between them, forming tiny capillary pores, 15, many of which extend through the matrix to the base 10 generally several times larger than the microscopic pores 13 of the nickel sponges and can often be about the size of the nickel particles It has been found that a carbon coating can be applied to the matrix, preferably, but not necessarily, - so thin that the outer surface is generally has the same outline as the interface between the matrix and the carbon layer and which is therefore generally yellow in outline as the surface of the porous matrix ii; furthermore, that such a carbon-coated electrode can be produced which has a heat dissipation or heat radiation capacity of 9o to 981 / o that of a black body the carbon layer is of such a nature and so firmly adherent that there is practically no peeling or flaking or significant loss of carbon during use.

Die mikroskopisch porösen Nickelteilchen oder Nickelschwämme 12, die aneinander gesintert sind, bilden eine Matrix von neuartiger Struktur, welche an die Grundlage gebunden ist und von der gefunden wurde, daß sie einen Überzug, wie z. B. Kohlenstoff, fester an die Metallgrundlage binden kann, als dies bisher mit in herkömmlicher Weise aufgerauhten Oberflächen erreicht wurde. Das Anhaften, des Kohlenstoffs an dem Metall hängt nicht allein von dem Grad oder dem Ausmaß der Rau'higkeit der Metalloberfläche ab. Viel bedeutsamer sind die Art der Rauhigkeit urid das Gefüge der Oberfläche. Mechanisches Aufrauhen einer Metalloberfläche durch ein einmaliges Abstrahlen mit Sand oder Stahlkies verschlechtert das Metall und vermindert seine Dehnbarkeit für Kaltbearbeitung und führt zu einer Oberfläche, die nur 'halb so rau' ist wie die Oberfläche der Matrix i i, und die ein Gefüge hat, welches den Kohlenstoff an das Metall nicht annähernd so gut bindet wie die poröse Matrix-ii. Abstrahlen vergrößert denn Verschleiß an den Preßformen wegen der feinen Teilchen des Abstrahlmaterials, die oft dem Elektrodenmetall anhaften. Ein zur Erhöhung der Rauhigkeit der Oberfläche wiederholtesAbstrahlen mit Sand oder Stahlkies verschlechtert das Metall noch mehr, verbessert nicht das Gefüge zum Festhalten des Kohlenstoffs und ist mit Rücksicht auf die Kosten und aus anderen Gründern nicht tragbar. Ein oxydierter Streifen von Nickel oder von mit Nickel plattiertem Stahl hat nur eine sehr leicht angerachte Oberfläche, welche nicht das richtige Gefüge hat, um denKohlenstoff so fest zu haltenwiedie erfindungsgemäße Matrix. Wiederholte Oxydation und Reduktion des Nickels erhöht bis zu einem gewissen Grade die Rauhigkeit der Oberfläche, verbessert aber nicht das Gefüge zum Festhalten von Kohlenstöff, macht das Nickel spröde und ist wirtschaftlich nicht tragbar, hauptsächlich wegern der Kosten.The microscopically porous nickel particles or nickel sponges 12, the are sintered together, form a matrix of a novel structure, which an the foundation is bound and of which it has been found to have a coating such as z. B. carbon, can bind more firmly to the metal base than previously with conventionally roughened surfaces was achieved. The clinging, des The amount of carbon on the metal does not depend solely on the degree or extent of the roughness the metal surface. The type of roughness and the structure are much more important the surface. Mechanical roughening of a metal surface by a one-time Blasting with sand or steel grit degrades and diminishes the metal Extensibility for cold working and results in a surface that is only 'half that rough 'is like the surface of the matrix i i, and which has a structure which the Carbon does not bind to the metal nearly as well as the porous matrix-ii. Sandblasting increases wear on the dies because of the fine particles of the radiating material, which often adhere to the electrode metal. One to increase the Roughness of the surface worsened by repeated blasting with sand or steel shot the metal even more, does not improve the structure to hold the carbon in place and is not acceptable considering the costs and other founders. A oxidized strip of nickel or nickel-plated steel has only one very slightly roughened surface which does not have the right structure for the carbon to hold as tightly as the matrix of the invention. Repeated oxidation and reduction of nickel increases the roughness of the surface to a certain extent, improves it but not the structure to hold carbon, makes the nickel brittle and is not economically viable, mainly because of the cost.

Die Matrix i i aus mikroskopisch porösen Nickelschwämmen wird am zweckmäßigsten dadurch hergestellt, daß man' auf die Basis io -eine nicht zusammengedrückte Schicht von gepulvertem Nickeloxyd in einem Bindemittel aufbringt, wie das in Fig. 5 angedeutet ,ist, und indem mahn das Nickeloxyd unter solchen Bedingungen und bei einer solchen Temperatur reduziert, daß das Oxyd ohne Verschmelzen reduziert wird, um gleich auf der Grundlage die Nickelschwämme zu bilden und diese gleichzeitig molekular an die Basis zu binden und sie aneinander mit winzigen Zwischenräumen zwischen ihnen zu sintern. Die Schicht von Nickeloxyd kann: auf der Basis in verschiedener Weise gebildet werden, vorzugsweise durch eine Aufschlämmung oder eine Suspension des gepulverten Oxydes in einem Bindemittel, und kann in verschiedener Weise, z. B. durch Bestreichen, Spritzen oder Eintauchen der Basis in die Suspension, aufgebracht werden. Trockenes Spritzen führt zu einer Matrix mit sehr rauher Oberfläche; feuchtes Spritzen liefert eine glattere Oberfläche. Die bevorzugte Art der Aufbringung des Oxydes besteht in der Tauch- oder Durchziehüberzugsmethode, wobei die Grundlage mit denf Überzug versehen wird, indem man sie durch ein Bad der Suspension hindurchgehen läßt und- dann den Überzug trocknet. Käufliches Nickeloxyd, welches zur Ausführung der Irrfindung geeignet ist, ist im Handel als Gemisch @#on Nickeloxydul und Nickeloxyd; NiO und Nie 0., erhältlich, das, wie angenommen wird, aus einem natürlichen Erz durch Reinigung zur Entfernung von Schwefel und anderen Unreinigkeiten hergestellt wird. Das Oxyd wird vorzugsweise in einer Kugelmühle zu einem so feinen Pulver vermahlen, daß die meisten Körnchen etwa 2 Mikron Durchmesser haben, und @daß weniger als 5% der Körnchen größer als 5 Mikron sind, obwohl ein kleinerer Teil des Pulvers in einigen Fällen aus viel größeren Körnchen bestehen kann. Eine typische Partie von in einer Kwgelmü'hlegepulvertem Nickeloxyd bestand aus etwa 8o bis 850/0 Körnchen oder Teilchen von etwa 2 Mikron Durchmesser, 5 % oder mehr zwischen 2 und 5 Mikron und der Rest aus Teilchen von 5 bis 6 Mikron bis zu 16 Mikron Durchmesser. Diese Nickeloxydkörnchen oder -teilchen 16 werden zu Nickelschwämmen reduziert, welche gewöhnlich von etwa derselben Größe sind wie die Nickeloxydteilchen, aus denen, sie gebildet sind. Diese gesinterten Schwämme liefern eine Matrix mit einer sehr gleichmäßigen feingekörnten Oberfläche, wie in Fig. i gezeigt, von hellgrauer Farbe und etwa zweimal so rauh als eine einfach sandgestrahlte Nickeloberfläche. Es ist- klar, daß eine Matrix von rauherer Oberfläche durch Verwendung von größeren Körnchen des Oxydes erhalten werden kann. Für die Tauch- oder Durchziehüberzugsbehandlung der Grundlage mit Nickeloxyd wurden gute Ergebnisse mit einer Aufschlämmung von- gepulvertem Nickeloxyd erhalten, das in einem wieder verschwindenden Bindemittel suspendiert ist, welches aus leicht flüchtigem Butyl- oder Amylacetat und etwas Nitrocellulose besteht. Geeignete Mengenverhältnisse sind etwa i5oo g gepulvertes Nickeloxyd zu etwa 700 g Amylacetat und 35 g von 4o-Sekunden-Nitrocellulose. Die Angabe 4o-Sekuniden stellt dabei eire Viskositätsmaß dar, welchem folgende Meßanordnung zugrunde liegt. Ein Glasrohr von z5 mm Durchmesser und etwa 35o mm Länge, welches unten geschlossen und oben offen ist, wird mit der Flüssigkeit, deren Viskosität gemessen werden soll, gefüllt. Auf dem Rohrbefinden sich zwei: eingeätzteMarken in einem Abstand von 254 'nm. Eine kleine Stahlkugel von 7,94 mm Durchmesser benötigt bei einer sogenannterr 4o-Sekunden-Nitrocellulose eine Zeit von 40 Sekunden, um die Strecke zwischen den beiden eingeätzten Marken zu durchlaufen: Etwas Methanol, z. B. 25o g, kann zur Einstellung der geeigneten Viskosität des Bindemittels zugefügt werden. Diese Aufschlämmung bedeckt die Grundlage gleichmäßig und! hinterläßt nach dem Trocknen einen: geeignetenÜberzug oder eine Schicht von Nickeloxyd, welches der Grundlage anhaftet. Es wurde gefunden, daß gute Ergebnisse erhalten werden, wenn dieses, Bindemittel eine Viskosität von etwa 30 bis 35 c. p. s.- bei 23° oder von 145bis17oSekunden mit einer Standardpipette bei 2-3° für ioo ccm Bindemittel aufweist. Die Einheit c. p. s. ist ebenfalls ein Viskositätsmaß und :beträgt ein Hundertstel der C. G. S.-Einheit der absoluten Viskosität.The matrix ii of microscopically porous nickel sponges is most expediently produced by applying an uncompressed layer of powdered nickel oxide in a binder to the base, as indicated in FIG Conditions and at such a temperature that the oxide is reduced without fusing to immediately form the nickel sponges on the base and at the same time to molecularly bond them to the base and to sinter them together with tiny spaces between them. The layer of nickel oxide can: be formed on the base in various ways, preferably by a slurry or a suspension of the powdered oxide in a binder, and can be formed in various ways, e.g. B. by brushing, spraying or immersing the base in the suspension. Dry spray results in a matrix with a very rough surface; wet spraying provides a smoother surface. The preferred mode of application of the oxide is by dip or pull-through coating, the coating being applied to the base by passing it through a bath of the suspension and then drying the coating. Commercially available nickel oxide, which is suitable for carrying out the discovery, is commercially available as a mixture of nickel oxide and nickel oxide; NiO and Nie 0., which is believed to be made from a natural ore by purification to remove sulfur and other impurities. The oxide is preferably ground in a ball mill to such a fine powder that most of the granules are about 2 microns in diameter and that less than 5% of the granules are larger than 5 microns, although a smaller portion of the powder in some cases is much larger granules can exist. A typical batch of nickel oxide powdered in a kwgel mill consisted of about 80 to 850/0 granules or particles of about 2 microns in diameter, 5% or more between 2 and 5 microns and the remainder of particles of 5 to 6 microns up to 16 microns Diameter. These nickel oxide granules or particles 16 are reduced to nickel sponges, which are usually about the same size as the nickel oxide particles from which they are formed. These sintered sponges provide a matrix with a very uniform, finely grained surface, as shown in Figure i, light gray in color and about twice as rough as a simply sandblasted nickel surface. It is clear that a matrix of rougher surface can be obtained by using larger grains of the oxide. For the immersion or pull-through coating treatment of the base with nickel oxide, good results have been obtained with a slurry of powdered nickel oxide suspended in a binding agent that disappears again, which consists of volatile butyl or amyl acetate and some nitrocellulose. Suitable proportions are about 1500 g of powdered nickel oxide to about 700 g of amyl acetate and 35 g of 40-second nitrocellulose. The specification of 40 seconds represents a measure of viscosity on which the following measuring arrangement is based. A glass tube about 5 mm in diameter and about 35o mm long, which is closed at the bottom and open at the top, is filled with the liquid whose viscosity is to be measured. There are two: etched marks on the tube 254 nm apart. With a so-called 40-second nitrocellulose, a small steel ball with a diameter of 7.94 mm takes 40 seconds to travel the distance between the two etched marks. B. 250 g, can be added to adjust the suitable viscosity of the binder. This slurry covers the foundation evenly and! leaves after drying a suitable coating or a layer of nickel oxide, which adheres to the base. It has been found that good results are obtained when this binder has a viscosity of about 30 to 35 cps at 23 ° or from 145 to 170 seconds with a standard pipette at 2-3 ° for 100 cc of binder. The unit cps is also a measure of viscosity and: is one hundredth of the CGS unit of absolute viscosity.

Das Nickeloxyd wird vorzugsweise durch Erhitzen, der mit dem Oxyd bedeckten Grundlage, wie sie in Fig. 5 gezeigt wird, in einer reduzierenden Atmosphäre, vorzugsweise Wasserstoff, reduziert, und zwar bei Temperaturen und Zeiten im Bereich von etwa 8oo° während io Minuten bis etwa 1'111000 während etwa 1/2 Mnnute, wobei gewöhnlich die Teilchen 16 des- Nickeloxydes zu den Nickelschwämmen @i2 reduziert werden. Ein wünschenswertes und zweckmäßiges Verfahren ist ein etwa i Minute langes Erhitzen auf etwa goo°. Die bevorzugte Menge des die Matrix darstellenden reduzierten Nickels beträgt etwa 51/z Milligramm je Quadratzentimeter der von der Matrix bedeckten Oberfläche, was eine Matrix von etwa i Millizoll Dicke auf jeder Seite der Unterlage liefert. Gute Metallschwämme bilden sich bei etwa go0° C, was unterhalb der Umwandlungstemperatur des Flußsta'hles der Grundlage i i liegt. Ist die Stahlgrundlage beispielsweise ein Streifen von Flußstahl von etwa 5 Millizoll Dicke, so kann sie durch einen Reduktionsofen der üblichen Art von etwa 6 Fuß Länge mit einer Geschwindigkeit von etwa 8 Fuß je Minute hindurchgeführt werden, wobei die gesamte Länge dies Rohres bei einer Temperatur gehalten wird, welche den Streifen auf die empfohlene Temperatur erhitzt. Unter diesenBedingungen wird das Metall der Grundlage, besonders. wenn es sich um Flußstahl -handelt, praktisch völlig ausgeglüht und nahezu völlig weich und hat gewöhnlich ein zu vernachlässigendes sprinig=back von etwa 18 bis 2o°, verglichen mit einem spring-back von etwa 5o bis 6o° eines gasgeschwärzten, mit Nickel überzogenen Stahlstreifens. Der spring-back-Test ist wohlbekannt; eine anerkannte Form ist beschrieben in einer Veröffentlichung der American Society of Testing Materials, test B-i55.The nickel oxide is preferably obtained by heating that with the oxide covered base, as shown in Fig. 5, in a reducing atmosphere, preferably hydrogen, reduced, at temperatures and times in the range from about 8oo ° for 10 minutes to about 1'111000 for about 1/2 minute, with usually the particles 16 of the nickel oxide are reduced to the nickel sponges @ i2 will. A desirable and convenient procedure is about one minute Heat to about goo °. The preferred amount of the reduced that constitutes the matrix Nickel is about 51 milligrams per square centimeter of that covered by the matrix Surface, making a matrix about i mil thick on each side of the backing supplies. Good metal sponges form at around go0 ° C, which is below the transition temperature of the flux steel on the basis i i lies. For example, is the steel foundation a strip of mild steel about 5 mils thick so it can be passed through a reduction furnace the usual type of about 6 feet in length at a speed of about 8 feet each Minute, the entire length of this tube at one temperature which heats the strip to the recommended temperature. Under These conditions become the basis of the metal, especially. when it comes to mild steel -handled, practically completely annealed and almost completely soft and has ordinary a negligible sprinig = back of about 18 to 20 degrees compared to a Spring-back from about 5o to 6o ° of a gas-blackened steel strip coated with nickel. The spring-back test is well known; a recognized form is described in a American Society of Testing Materials publication, test B-i55.

Der spring-back-Winkel ist,wie dortbeschrieben, derjenige Winkel, um welchen ein um go° abgebogener Metallstreifen wieder elastisch in seine ursprüngliche Lage zurückspringt. Wenn ein Streifen aus Flußstahl um go° abgebogen und sodann losgelassen wird, verbleibt das abgebogene Ende etwa unter 70°' gegenüber der ursprünglichen vor der Biegung bestehenden Ausgangslage. Man spricht dann von einem spring-back-Winkel von 2o°.As described there, the spring-back angle is the angle around which a metal strip bent by go ° is resiliently returned to its original position Position jumps back. When a strip of mild steel is bent by go ° and then is released, the bent end remains at about 70 ° 'compared to the original starting position existing in front of the bend. One then speaks of a spring-back angle of 2o °.

Innerhalb eines Temperaturbereiches von 8oo bis iooo°` C wird das Nickeloxyd ohne Verschmelzen reduziert, um Nickelschwämme zu bilden, welche aneinander sintern und molekular ani die Grundlage durch eine Nickel-Eisen-Legierung gebunden sind, die sich an der Grenzfläche der Nickelschwämme und der Stahlgrundlage bildet. Bei Temperaturen oberhalb des bei etwa 93o°' C liegenden Umwandlungspunktes der meisten Flußstähle kann ein Verziehen des Stahlstreifens und eine Änderung der Eigenschaften des Stahles, z. B. der Dehnbarkeit, eintreten. Bei diesen höheren Temperaturen können die Körnchen von Nickeloxyd zu festen Metallteilchen reduziert werden und bilden so-eine Matrix, welche wegen der Zwischenräume zwischen den festen Teilchen porös ist und- einen Kohlenstoffüberzug recht gut, aber nicht so gut wie eine aus Nickelschwämmen bestehende Matrix hält. Eine Matrix von festen Teilchen kann auch durch Reduktion des Nickeloxydes bei einer niedrigeren Temperatur, z. B. 75a° C, während einer viel längeren, Zeit, etwa 1/2 Stunde, erhalten werden; dies ist gewöhnlich wegen der Kosten wirtschaftlich nicht tragbar. Während der Reduktion tritt ein. gewisser Verlust an Volumen in der Nickeloxydschicht ein; da dieses seinen Sauerstoff und das Bindemittel verliert und du die Nickelteilchen unter Bildung einer porösen gewebeartigen Matrix mit winzigen Poren und Lücken zusammensintern.Within a temperature range of 8oo to 100o ° C this will be Nickel oxide is reduced without fusing to form nickel sponges which attach to each other sinter and molecular ani die Based on a nickel-iron alloy are bound, which are at the interface of the nickel sponges and the steel base forms. At temperatures above the transition point, which is around 93o ° C Most mild steels can warp and change the steel strip Properties of the steel, e.g. B. the extensibility occur. At these higher ones Temperatures can reduce the granules of nickel oxide to solid metal particles become and thus form a matrix, which because of the gaps between the solid Particle is porous and- a carbon coating quite good, but not as good as holds a matrix consisting of nickel sponges. A matrix of solid particles can also be done by reducing the nickel oxide at a lower temperature, e.g. E.g. 75 ° C, for a much longer time, about 1/2 hour; this is usually not economically viable because of the cost. During the reduction occurs. some loss of volume in the nickel oxide layer; since this is his Oxygen and the binder lose and you lose the nickel particles forming a porous, tissue-like matrix with tiny pores and gaps.

Die Matrix aus gesinterten porösen Teilchen ist ziemlich weich und, auf etwa 5o% zusammendrückbar und enthält keine harten Schleifteilchen. Solch eine poröse Nickelmatrix kann verformt werden und kann poliert werden mittels eines Polierwerkzeuges aus Kupfer, Nickel, Messing oder sogar weichem Holz und - kann in einem beträchtlichen Ausmaß durch den Druck der Plattenformpressen zusammengedrückt werden, so daß die Abnutzung der Pressen beim Formen der Unterlage zu Elektroden gering ist.The matrix of sintered porous particles is quite soft and, compressible to about 50% and contains no hard abrasive particles. Such a porous nickel matrix can be deformed and polished using a polishing tool made of copper, nickel, brass or even soft wood and - can work in a considerable amount Extent to be compressed by the pressure of the plate molding presses, so that the Wear on the presses when forming the base into electrodes is low.

Eine mit einer porösen Matrix gemäß der Erfindung überzogene und nicht mit einer Schicht versehene Metallgrundtage ist ein für viele Zwecke, vor allem bei Elektronenentladungsgeräten, verwendbares Material. Da das Material gut ausgeglüht und gut entgast ist, ist es für Drähte und andere Elemente von Glühelektroneneinriehtungen geeignet, und da. es einen Überzug sehr fest hält, ist es für mit Überzügen versehene Elmente, wie z. B. mit Kohlenstoff überzogene Gitter, geeignet und; wenn die Basis aus Nickel besteht, für mit Oxyd bedeckte drahtförmige Kathoden und Kathodenhülsen.A coated with a porous matrix according to the invention and are not chicht with a S provided metal base days is for many purposes, especially for electron discharge devices, usable material. Since the material is well annealed and well degassed, it is suitable for wires and other elements of glow electron devices, and there. it holds a coating very firmly, it is for coated elements such. B. carbon coated grids, suitable and; if the base is made of nickel, for wire-shaped cathodes and cathode sleeves covered with oxide.

Der Kohlenstoffüberzug 17 kann auf der Unterlage in verschiedener bekannter Weise aufgebracht werden. Die Unterlage mit einer Nickelbasis io kann mit guten Ergebnissen gasgeschwärzt sein. Wenn die Basis io ein Eisenmetall ist, z. B. Flußstahl oder Eisen, entweder unbedeckt oder mit einer dünnen Nickelplattierung, sollte der Kohlenstoff-Überzug aufgebracht werden, ohne die Grundlage einer Hitzebehandlung in Gegenwart von Kohlenstoff zu unterwerfen. Vorzugsweise wird der Kohlenstoff aufgebracht, indem man die Matrix mit einer dünnen Suspension oder einer Kohlenstoffaufschlämmung aus sehrfeinvertciltemKohlenstoff, wie z. B. kolloidalem Graphit, behandelt, in welchem, wie durch Mikrofotografien gezeigt ist, die Teilchen in einem Größenbereich von etwa i Mikron bis zu einem kleinen Bruchteil, viel weniger als ein Zehntel, eines Mikrons vorliegen, so daß eine große Anzahl von ihnen kleiner als die mikroskopischen Poren 13 in den Nickelschwämmen ist. Gute Ergebnisse erhielt man beim Überziehen der Unterlage im Tauch- oder Durchziehverfahren mit einer Art von Kohlenstoffarbe, bestehend aus einer Aufschlämmung von Alcohol-dag, einer Suspension von kolloidalem Graphit in Alkohol und einer kleinen Menge eines Nitrocellulosebindemittels, das beim Erhitzen "auf mäßige Temperaturen, z. B. 2oo° C, verschwindet. Ein Beispiel einer geeigneten Kohlenstoffaufschlämmung sind etwa Zoo g Alcohol-dag, bestehend aus i,6o:g Methanol und 4!o g kolloidalem Graphit, in Mischung mit etwa 2ooccm eines mitteltrocknenden Bindemittels, bestehend aus etwa einem Teil Naß.gewicht von etwa gleichen Teilen von 1/2-Sekunden@- und 4o-Sekunden-Nitrocellulose und etwa 121/2 Gewichtsteilen Amylacetat und verdünnt mit etwa 25iö ccm Butylacetat und2ootccm Methanol. Die Matrix hat einen solchen Grad und eine solche Art von Porosität, daß sie die dünne Alcoholdag-Suspension so aufsaugt, wie Löschpapier die Schreibtinte aufsaugt. Mit dieser Aufschlämmung kann eine geschwärzte Elektrode mit einem grauschwarzen, sehr wirksamen-Kohlenstoffüberzug hergestellt werden. Zur Herstellung eines schwärzeren Kohlenstoffüberzuges für eine optimale Wärmeausstrahlung kann an Stelle der Zoo g Alcohol-dag ein,' Gemisch von ioog Alcohol-dag und ioog Lampenruß verwendet werden. Die Unterlage wird mit der Aufschlämmung völlig befeuchtet und, getrocknet, wobei, wie in Fig. 8 gezeigt ist, die Unterlage mit einem dünnen und sehr fest anhaftenden Überzugu8 aus Kohlenstoffarbe, .die aus feinverteiltem Kohlenstoff und einer kleinen Menge Bindemittel besteht, bedeckt bleibt.The carbon coating 17 can be on the base in various be applied in a known manner. The pad with a nickel base io can be gas blackened with good results. If the base io is a ferrous metal, z. B. mild steel or iron, either uncovered or with a thin nickel plating, the carbon coating should be applied without the base of any heat treatment subject in the presence of carbon. Preferably the carbon is applied by covering the matrix with a thin suspension or a carbon slurry made of very finely divided carbon, e.g. B. colloidal graphite, treated in which, as shown by photomicrographs, the particles range in size from about i microns to a small fraction, much less than a tenth, of a micron, so that a large number of them are smaller than the microscopic Pores 13 in the nickel sponges. Good results have been obtained from coating the underlay in the dipping or pull-through process with some kind of carbon paint, consisting of a slurry of alcohol-dag, a suspension of colloidal Graphite in alcohol and a small amount of a nitrocellulose binder that on heating "to moderate temperatures, for example 200 ° C., disappears. An example of a suitable carbon slurry are about Zoo g of Alcohol-dag from 1.6 ounces of methanol and 40 ounces of colloidal graphite, mixed with about 20 ounces of one medium-drying binder, consisting of about one part wet weight of about equal parts of 1/2 second @ and 40 second nitrocellulose and about 121/2 Parts by weight of amyl acetate and diluted with about 25 ml cc of butyl acetate and 2 ootccm Methanol. The matrix has such a degree and type of porosity that it soaks up the thin Alcoholdag suspension like blotting paper absorbs writing ink soaks up. This slurry can be used to create a blackened electrode with a gray-black, very effective carbon coating can be produced. To make a blacker one Carbon coating for optimal heat radiation can be used in place of the zoo g Alcohol-dag a, 'mixture of ioog Alcohol-dag and ioog lampblack can be used. The base is completely moistened with the slurry and, dried, wherein, as shown in Fig. 8, the pad with a thin and very firmly adherent Coating made of carbon paint, made up of finely divided carbon and a small one Amount of binding agent remains, remains covered.

Die Röhrenelemente, z. B. Platten, werden aus der mit demÜberzug versehenenUnterlagevorzugsweis:e durch übliche Preß.formung hergestellt. Der getrocknete Überzug ji8 aus Kohlenstoffarbe ist so anhaftend, daß er in den Pressen nicht beschädigt wird; und im allgemeinen ist kein Schmiermittel für die Pressen erforderlich. Wenn die fertiggestellte Elektrode von einer komplizierten Form ist, wie sie z. B. in Fig. 7 gezeigt wird, und tief eingezogene Teile und scharfe Biegungen hat, kann ein geringes Schmieren der Pressen empfehlenswert sein, in welchem Fall ein Schmiermittel, wie Maschinenöl, welches die Nitrocellulose nicht erreicht, verwendet werden kann.The tubular elements, e.g. B. panels, are preferably made from the coated substrate: e produced by conventional press forming. The dried coating ji8 made of carbon paint is so adherent that it is not damaged in the presses; and in general no lubricant is required for the presses. When the finished electrode is of a complicated shape as e.g. B. shown in Fig. 7, and deep has drawn-in parts and sharp bends, the press may be slightly lubricated recommended, in which case a lubricant such as machine oil, which which nitrocellulose does not reach can be used.

Das mit dem Überzug versehene Element ist nach Entfernen des Bindemittels aus dem getrockneten Überzug !der Kohlenstoffarbe, vorzugsweise durch Erhitzen in einer neutralen oder nicht oxydierenden Umgebung; fertiggestellt und zur Verwendung bereit. Das Bindemittel verschwindet beim Erhitzen auf eine mäßige Temperatur, z. B.. 2oo° C, indem es auf dem Röhrenelement'einen dünnen., fest anhaftenden Kohlenstöffüberzug zurückläßt. Dieses Erhitzen des Elementes kann während des Evakuierens der Röhre, in welcher es montiert ist, erfolgen; vorzugsweise wird es jedoch vor dem Montieren des Röhrenelementes in dem Elektrodenaufbau vorgenommen.The coated element is after the binder has been removed from the dried coating! of the carbon paint, preferably by heating in a neutral or non-oxidizing environment; completed and ready to use ready. The binder disappears when heated to a moderate temperature, e.g. B. 200 ° C by placing a thin, firmly adhering carbon coating on the tubular element leaves behind. This heating of the element can occur during evacuation the Tube in which it is mounted; however, it is preferably before the Assembling the tubular element made in the electrode assembly.

Bei der bevorzugten Arbeitsweise werden die geformten und mit dem Überzug versehenen Elemente im allgemeinen bei etwa 80o,° C in Wasserstoff i o Minuten lang erhitzt, um sie für die Verwendung herzurichten. Dieses Erhitzen entfernt zunächst das Bindemittel aus der getrockneten Schicht der Kohlenstoff arbe und reinigt außerdem das Element und stellt es fertig. Bei dieser Temperatur und unter diesen Bedingungen erfolgt eine zu vernachlässigende Aufnahme von Kohlenstoff oder Veränderung der Grundlage durch Kohlenstoff. Das Ergebnis ist ein mit Kohlenstoff überzogenes Element, z. B. eine Platte, mit einer Kohlenstoffschicht, deren Adhäsion an die Unterlage größer ist als ihre Kohäsion. Solch eine Schicht kann nicht abblättern, sich abschälen oder abschuppen. Beim Bürsten kann sie als gepulverter Kohlenstoff abgehen, jedoch nicht in der Form von Flocken oder Blättern, wie das öfters bei den in bisher üblicher Weise geschwärzten Elektroden vorkommt.In the preferred procedure, the molded and with the Coated elements generally at about 80 ° C. in hydrogen for 10 minutes heated for a long time to prepare for use. This heating initially removes the binder from the dried layer of carbon paints and also cleans the item and finalize it. At this temperature and under these conditions there is a negligible uptake of carbon or change in Carbon-based. The result is an element coated with carbon, z. B. a plate, with a carbon layer, the adhesion of which to the base is greater than their cohesion. Such a layer cannot peel off, peel off or flake off. When brushed, however, it can come off as powdered carbon not in the form of flakes or leaves, as is often the case with the previously common ones Blackened electrodes.

Der Koblenstoffüberzug auf der fertiggestellten Elektrode ist vorzugsweise so dünn, daß er zur Bildung einer guten schwarzen Oberfläche ausführbar ist. Es wurde z. B. gefunden, daß ein bewährter Überzug etwa 2 Milligramm je Quadratzentimeter der Oberfläche der Unterlage wiegt. Indem ein solcher Überzug die Matrix vollständig bis zu einer zweckmäßigen Tiefe bedeckt, ist er sehr fest an die Grundlage der Matrix gebunden und kann so dünn sein, daß seine Oberfläche praktisch denselben Umriß hat wie die Oberfläche der metallischen Matrix der Unterlage. Der Kohlenstoffüberzug ist so anhaftend, daß er mechanisch von der geschwärzten Anode nicht ohne Beschädigung der porösen. Metallmatrix abgekratzt werden kann. Er kann, ohne daß eine wesentliche Änderung in der Struktur der Matrix erfolgt, durch etwa 1o Minuten langes Erhitzen der geschwärzten Anode auf etwa 100a° C in Wasserstoff, wie z. B. Leitungswasserstoff, der etwas Wasserdampf enthält, entfernt werden. In dieser Weise kann die im wesentlichen unveränderte Matrix i i der geschwärzten Anode freigelegt werden.The carbon coating on the finished electrode is preferred so thin that it can be made to form a good black surface. It was z. B. found that a proven coating about 2 milligrams per square centimeter the surface of the pad weighs. By having such a coating the matrix completely Covered to a convenient depth, it is very firmly attached to the base of the matrix bound and can be so thin that its surface has practically the same outline like the surface of the metallic matrix of the base. The carbon coating is so adherent that it cannot be mechanically damaged by the blackened anode the porous. Metal matrix can be scratched off. He can without a substantial one Change in the structure of the matrix occurs by heating for about 10 minutes the blackened anode to about 100a ° C in hydrogen, such as. B. tap hydrogen, which contains some water vapor, must be removed. In this way the essentially unchanged matrix i i of the blackened anode are exposed.

Bei vergleichenden Messungen wurde gefunden, daß z. B. mit Kohlenstoff überzogene, in der beschriebenen Weise hergestellte Anoden eine vielhöhere Wärmeabgabefähigkeit aufweisen als ähnliche, in bisher üblicher Weise geschwärzte Anoden. Die Wärmeabg@abefähigkeit einer erfindungsgemäßen geschwärzten Anode beträgt über 9o %, gewöhnlich etwa 95 bis 98 %, von derjenigen eines schwarzen Körpers, während die Wärmeabgabefähigkeit von gleichartigen handelsüblichen geschwärzten Anoden zwischen etwa 6o % bis zu etwas weniger als 9o o/o von derjenigen eines schwarzen Körpers liegt. Diese Vergleichsmessungen, welche in Luft bei etwa aoo°' C zur Vermeidung einer etwaigen Oxydation vorgenommen wurden, gelten bis hinauf zu den von den Anoden während des Arbeitens der Röhre gewö'hnlic'h erreichten Temperaturen.In comparative measurements it was found that, for. B. with carbon coated anodes manufactured in the manner described have a much higher heat dissipation capacity than similar anodes blackened in the usual way. The ability to dissipate heat of a blackened anode according to the invention is over 90%, usually about 95% to 98%, of that of a black body, while the heat emitting ability of similar commercially available blackened anodes between about 6o% up to slightly less than 90% that of a blackbody. These comparative measurements, which are carried out in air at about aoo ° C to avoid possible oxidation apply up to those of the anodes while the tube is working usually reached temperatures.

Während die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, bei welcher ein Blech aus Flußstahl die Grundlage ist, die Matrix aus Metallschwämmen besteht und der Kohlenstoffüberzug ein Gemisch von kolloidalem Graphit und Lampenruß darstellt, ist hervorzuheben, daß auch andere Metalle für die Grundlage oder für die Matrix verwendet werden können, vorausgesetzt. ,aß die Metallteilchen der Matrix aus dem Oxyd auf der Fläche selbst reduziert werden können und daß sie-an die Grundlage molekular gebunden werden ünd aneinander unter Belassung von kapillaren Zwischenräumen zwischen ihnen sintern; auch können andere Arten von Kohlenstoffüberzug verwendet werden.. Es kann z. B. die Grundlage aus Nickel oder nickelplattiertem Eisen bestehen, und es kann Eisenoxyd einen Teil des Nickeloxydes ersetzen, wo es nicht für wesentlich gehalten wird, daß, alle Metallteilchen eine schwammige Struktur haben.While the preferred embodiment of the invention has been described, in which a sheet of mild steel is the basis, the matrix of metal sponges and the carbon coating is a mixture of colloidal graphite and lamp black it should be emphasized that other metals are also used for the basis or for the matrix can be used, provided. , ate the metal particles of the matrix from the oxide on the surface itself can be reduced and that it-to the base Are molecularly bound and to each other leaving capillary gaps sinter between them; other types of carbon coating can also be used be .. It can z. B. the base is made of nickel or nickel-plated iron, and it can replace iron oxide for part of the nickel oxide where it is not essential it is held that all metal particles have a spongy structure.

Die Erfindung hat ausgeprägte wirtschaftliche Vorteile, unter anderem eine wesentliche Verringerung der Kosten Durch ein einziges Erhitzen in Wasserstoff wird das Metalloxyd der Matrix 'an Ort und. Stelle reduziert, und es werden die reduzierten Metallteilchen aneinander und an die Grundlage gesintert, wobei eine billige Metallgrundlage, wie Eisen oder Stahl, verwendet werden kann; der Kohlenstoffüberzug kann rascher und- mit geringeren Kosten aufgebracht werden als z. B. durch Schwärzen mit Gas, vor allem deswegen, weil die besondere Porosität der Matrix diese befähigt, die Kohlenstoffaufschlämmung sehr rasch, so wie Filterpapier die Tinte, aufzunehmen, wobei auf dem fertiggestellten Element ein dünner, fest haftender, die Matrix vollständig bedeckender Kohlenstoffüberzug gebildet wird. Bis jetzt konnte Eisen nicht in zufriedenstellender Weise ohne Hitzebehandlung in Gegenwart von Kohlenstoff mit der dabei unvermeidbarem Aufnahme von Kohlenstoff. und Verschlechterung des Metalls geschwärzt werden. Beim Verfahren der Erfindung wird das Eisen während des Schwärzens nicht verschlechtert; es wird in mancher Hinsicht durch das Entgasen und Ausglühen, welchem es während der Reduktion des Nickeloxydes unterliegt, verbessert.The invention has distinct economic advantages, among others a substantial reduction in costs from a single heating in hydrogen becomes the metal oxide of the matrix 'in place and. Place reduced, and the reduced metal particles sintered together and to the base, with a cheap metal base such as iron or steel can be used; the carbon coating can be applied more quickly and at lower cost than z. B. by blackening with gas, mainly because the special porosity of the matrix enables it to absorb the carbon slurry very quickly, just as filter paper absorbs ink, whereby on the finished element a thin, firmly adhering, the matrix completely covering carbon coating is formed. Until now, iron could not be more satisfactory Way without heat treatment in the presence of carbon with the inevitable Absorption of carbon. and deterioration of the metal are blackened. At the In the process of the invention, the iron is not degraded during blackening; it is made in some respects by the degassing and annealing which it is during subject to the reduction of nickel oxide, improved.

Unter den strukturellen und anderen. Merkmalen, welche eine geschwärzte Metallelektrode von den geschwärzten Metallelektroden bisheriger Herstellungsweise unterscheiden, befinden sich: Eine Grundlage von praktisch vollständig ausgeglühtem Metall, welches, wenn es ein Eisenmetall wie z: B. Flußstahl ist, praktisch völlig weich ist und ein spring-back von der Hälfte oder weniger desjenigen einer gasgeschwärzten, mit Nickel überzogenen Stahlgrundlage hat; eine poröse Metallmatrix von neuartigem Gefüge, auf der Grundlage bestehend aus aneinander gesinterten und. molekular an die Grundlage gebundenem Metallteilchen; auf der Matrix ein ungewöhnlich haftender Kohlenstoffüberzug, der sich nicht abschält oder abblättert. Diese geschwärzte Elektrode hat eine ungewöhnlich hohe Wärmeabgabefähigkeit, welche ,von 9o bis 98%,derjenigen eures schwarzen Körpers betragen kann und gewöhnlich beträgt. Das Verhalten in Glühelektronenröhren mit den erfindungsgemäßen geschwärzten Platten ist demjenigen der in üblicher Weise geschwärzten: Platten so überlegen, daß einige wünschenswerte Röhrentypen, welche mit den herkömmlichen geschwärzten Platten nicht hergestellt werden können, erfolgreicl. mit den erfindungsgemäßen Platten hergestellt und ohne sie nicht wirtschaftlich angefertigt werden können.Among the structural and other. Features showing a blackened Metal electrode from the blackened metal electrodes of previous manufacturing methods differ, are: A basis of practically completely annealed Metal which, if it is a ferrous metal such as mild steel, is practically entirely is soft and has a spring-back of half or less that of a gas-blackened, Has nickel plated steel base; a porous metal matrix of novel Structure, consisting of sintered together and. molecularly the base of bound metal particles; on the matrix an unusually adhesive one Carbon coating that won't peel or flake. That blackened electrode Has an unusually high heat dissipation, which, from 9o up to 98% of that of your black body can and usually is. The behavior in glow electron tubes with the blackened plates according to the invention is so superior to that of the plates blackened in the usual way that some desirable tube types that do not work with the conventional blackened plates can be produced, successful. produced with the plates according to the invention and without them cannot be produced economically.

. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht in einem kontinuierlichen Prozeß, bei welchem im allgemeinen ein Stahlstreifen im Durchzieh- oder Tauchverfahren mit einer Nickeloxyd aufschlämmung überzogen wird, worauf der überzogene Streifen einen Reduktionsofen passiert, in welchem das Nickeloxyd auf dem Streifen selbst zur Bildung der Matrix auf dem Streifen reduziert wird; dabei entsteht die Unterlage, welche dann im Durchzieh- oder Tauchverfahren mit der Kohlenstoffarbe oder -aufschlämmung überzogen wird, zwecks Herstellung eines Elektrodenvorrates oder von Material, aus- welchem Röhrenelemente, wie z. B. Anoden, rasch und wirtschaftlich vorzugsweise durch Preßformeni hergestellt werden können.. The preferred embodiment of the invention is a continuous one Process in which a steel strip is generally drawn through or dipped is coated with a nickel oxide slurry, whereupon the coated strip a reduction furnace happened in which the nickel oxide on the strip itself reducing to form the matrix on the strip; this creates the base, which are then drawn through or dipped with the carbon paint or slurry is coated, for the purpose of producing a supply of electrodes or of material from- which tube elements, such. B. anodes, preferably quickly and economically can be produced by compression molding.

Dieses kontinuierliche Verfahren wird in der folgenden eingehenderen Beschreibung an Hand der Zeichnung, insbesondere Fig.9 und io, erläutert. Hierbei zieht man die Grundlage io in der Form eines zweckmäßigerweise etwa 5 Millizoll dicken Streifens von Flußstahl, wie er z. B. handelsüblich als Nr. ioi:o@ bekannt ist, von einer Vorratstrommel 2o über die Rolle 23 und durch eine Oxydaufschlämmurngswanne 24, «-elche die oben für das Durchziehüberzugsverfahren empfohlene Nickeloxydaufschlämmung enthält. Um die Aufschlämmung in einer dünnen: gleichmäßigen Schicht aufzutragen, läßt man den Streifen io über eine Rolle 25 in der Wanne 24 laufen und dann aus der Wanne heraus und durch eine Auftragvorrichtung 26; diese kann, wie in Fig..io gezeigt, ein Rohr mit zwei diametral gegenüberliegenden Schlitzen sein, welche ein wenig breiter sind als der Streifen io, der mit geringem Spielraum durch die Schlitze hin- . durchgeht. Die Oxy daufschlämmung in der Wanne 11.I wird ständig durch das Rohr vermittels Pumpe :?7 in Umlauf gehalten und fließt durch beide Schlitze zurück in die Wanne 2q.. Um eine Oxydschicht zu erhalten, welche der Länge nach gleichmäßig den Streife. bedeckt, müssen die Oxyd teilchen in der Suspension vermittels der Pumpe gleichmäßig verteilt gehalten werden; die Aufschlämmung muß ferner bei konstanter Viskosität gehalten werden, was zweckmäßig durch Zuführen einer geregelten Menge von Methanol oder einem anderen> flüchtigen Mittel aus Tank 28 durch ein Nadelventil 29 zum Inhalt der Wanne 2:I erfolgen kann.This continuous process is discussed in more detail below Description with reference to the drawing, in particular Fig.9 and io, explained. Here one draws the base io in the shape of a conveniently about 5 mils thick strip of mild steel, as z. B. commercially known as No. ioi: o @ is, from a supply drum 2o over the roller 23 and through an Oxydaufschlämmurngwanne 24, "- which is the nickel oxide slurry recommended above for the draw-through plating process contains. To apply the slurry in a thin: even layer, the strip io is allowed to run over a roller 25 in the tub 24 and then out the tub out and through an applicator 26; this can, as in Fig..io shown to be a tube with two diametrically opposed slots, which a are a little wider than the stripe io, the one with little clearance through the slots there- . goes through. The oxy slurry in the tub 11.I is constantly being replaced by the Pipe by means of a pump:? 7 kept in circulation and flows back through both slots in the tub 2q .. To get an oxide layer that is even along its length the patrol. covered, the oxide particles must be in the suspension by means of the Pump to be kept evenly distributed; the slurry must also be at constant Viscosity can be maintained, which is expedient by supplying a regulated amount of methanol or other> volatile agent from tank 28 through a needle valve 29 to the contents of the tub 2: I can be done.

Der mit der Oxydaufschlämmung bedeckte Streif en1-,Ammt aus der Auftragvorrichtung 26 und geht senkrecht in den senkrechten Trockenofen 30, welcher bei etwa :Zoo' C gehalten werden kann und in welchem die flüchtigen Bestandteile des Bindemittels verdampfen und dabei den Nickeloxydüberzug und den Streifen so kühl halten, daß die Nitrozellulose nicht verschwindet. Der mit einem getrockneten Überzug von: Nickeloxydaufschlämmung bedeckte Streifen gelangt aus dem Trockenofen in den vertikalen Reduktionsofen 31 durch einen Schlitz bder eine Öffnung am Boden, die etwas breiter als der Streifen ist und nur so viel Spielraum hat, daß ein Abschaben des getrockneten Überzuges von dem Streifen ausgeschlossen ist. Der Reduktionsofen hat eine Atmosphäre von Wasserstoff oder einem anderen reduzierenden Gas, welches durch einen Einlaß 3111 bei einem Druck, der geringfügig über dem atmosphärischen liegt, zugeführt wird; er wird bei einer Temperatur betrieben, welche den Streifen im Ofen bei der innerhalb des Bereiches von 8oo bis i ioo° C gewählten Temperatur hält, wobei die Zersetzung der Nitrozellulose und die Reduktion des Nickeloxydes bewirkt werden. Bei der gewählten Temperatur werden die bei der Reduktion entstehenden Nickelteilchen gut aneinander gesintert und molekular an ,den Stahlstreifen, gebunden:. Die Temperatur des Streifens im Ofen und seine Geschwindigkeit sind derartig, daß, während durch das beginnende Verschmelzen einer Nickel-Eisen-Legierung an der Grenzfläche ein gutes Anhaften des reduzierten Nickels an dem Stahl erzielt wird, die Hauptmenge des reduzierten Nickels in Form einer porösen Matrix von mikroskopisch, porösen Nickelschwämmen vorliegt. Der Ofen 31 ist eine übliche Type, etwa 6 Fuß lang, und wird in seiner ganzen Länge auf etwa derselben Temperatur gehalten. Der Streifen kann durch den Ofen mit einer Geschwindigkeit von etwa 8 Fuß je Minute hindurchgeführt werden. Der in: den heißen Ofen mit dieser Geschwindigkeit eintretende kalte Streifen wird einer ziemlich großen und plötzlichen Temperaturerhöhung ausgesetzt. . Diese schroffe Temperatursteigerung ist für die Bildung der gewünschten Struktur der Nickelmatrix vorteilhaft. Ein Nebenprodukt der Reduktion ist der Wasserdampf, welcher auf den Stahl in Richtung der Entziehung von Kohlenstoff und des Weichnachens wirkt.The strip covered with the oxide slurry en1-, Ammt from the applicator 26 and goes vertically into the vertical drying oven 30, which is at about: Zoo ' C can be kept and in which the volatile constituents of the binder evaporate, keeping the nickel oxide coating and the strip so cool that the nitrocellulose does not go away. The one with a dried coating of: Nickel oxide slurry The covered strip passes from the drying oven into the vertical reduction oven 31 through a slot bder an opening at the bottom that is slightly wider than the strip and has only so much leeway that the dried coating is scraped off is excluded from the strip. The reduction furnace has an atmosphere of Hydrogen or other reducing gas, which through inlet 3111 is supplied at a pressure slightly above atmospheric; it is operated at a temperature which the strip in the oven at the inside of the range from 800 to 100 ° C selected temperature, with the decomposition the nitrocellulose and the reduction of the nickel oxide. At the chosen The nickel particles formed during the reduction get together well at temperature sintered and molecularly bound to, the steel strip :. The temperature of the strip in the furnace and its speed are such that while through the beginning Fusing a nickel-iron alloy at the interface has good adhesion of the reduced nickel is obtained on the steel, the majority of the reduced Nickel in the form of a porous matrix of microscopic, porous nickel sponges is present. Oven 31 is of a common type, about 6 feet long, and is installed in it kept at about the same temperature throughout its length. The strip can go through the Oven can be passed through at a speed of about 8 feet per minute. The cold streak entering the hot oven at this rate will exposed to a fairly large and sudden increase in temperature. . This rugged Temperature increase is necessary for the formation of the desired structure of the nickel matrix advantageous. A by-product of the reduction is the water vapor, which on the Steel acts in the direction of carbon removal and softness.

Der Streifen io kommt aus dem Ofen 31 als eine Unterlage mit einer Matrixschicht von gesintertem metallischem Nickel, welche weich, hochporös und an den Metallstreifen gebunden ist. Die hohe Porosität kann leicht durch Markieren mit Tinte gezeigt werden, welche fast vollständig wie von Löschpapier aufgenommen wird. Bei den wohlbekannten Streifen bisheriger Herstellung trocknet Tinte auf der Oberfläche und bleibt wie auf Papier dauernd sichtbar. Nach Verlassen: des Ofens geht der mit der Nickeloberfläche verseherne Streifen durch eine Kühlkammer 32 über die in einer gasdichten Haube eingeschlossene Rolle 33 und dann nach abwärts durch eine zweite Kühlkammer 3¢, aus welcher er durch einen Bodenschlitz annähernd bei Zimmertemperatur herauskommt. Beide Kühlkammern so-Wie die Haube für die Rolle 33 werden mit Wasser- Stoff aus dem Ofen gefüllt gehalten, da die Kühlkammern 32 sowohl nach dem Ofen als auch- mach der Haube von -Rolle 33 offen ist.The strip io comes out of the oven 31 as a pad with a Matrix layer of sintered metallic nickel, which is soft, highly porous and an the metal strip is tied. The high porosity can be easily identified by marking shown with ink, which is almost completely absorbed as if by blotting paper will. In the well-known strips of previous manufacture, ink dries on the Surface and remains permanently visible as on paper. After leaving: the furnace the strip provided with the nickel surface passes through a cooling chamber 32 the roller 33 enclosed in a gas-tight hood and then downwards through a second cooling chamber 3 ¢, from which it is approximated through a bottom slot Room temperature comes out. Both cooling chambers as well as the hood for roll 33 are with water Fabric kept from the oven filled since the Cooling chambers 32 both after the oven and the hood of roll 33 open is.

Beim Herauskommen aus der Kühlkammer 34 ist der Unterlagsstreifen zur Aufbringung eines überzugs, wie z. B. Kohlenstoff,- bereit. Gewünschtenfalls, kann er auf Vorrat gelegt werden; und der Überzug kann später in einem besonderen Arbeitsgang aufgebracht werden, Es wird vorgezogen, den Unterlagsstreifen unmittelbar nach abwärts in eine Kohlenstoffauftragswanne 35, über Rolle 36 in der Wanne und nach oben durch eine andere, der Auftragsvorrichtung 26 ähnliche Auftragsvorrichtung 37 zu führen; durch diese fließt die Kohlenstoffaufschlämmung, welche aus einem kleinen Methanoltank 38, zur Lieferung von Methanol vermittels Nadelventil 39, bei geeigneter Viskosität gehalten und vermittels Pumpe 4.o durch die Auftragsvorrichtung 37 hindurch im Umlauf gehalten wird. Der Unterlagsstreifen mit einer gleichmäßigen Schicht von Kohlenstoffarbe oder--aufschlämmung, welche in die Poren und Spalten der Nickelmatrix so wie Tinte in Löschpapier, eingedrungen ist, gelangt dann in den dem Ofen' 3o ähnlichen Trockenofen 41, der auf etwa 2o0° C gehalten wird, um eine getrocknete Schicht i8 von Kohlenstoffarbe auf der Matrix zu bilden. Das Bindemittel in der Kohleristoffaufschlämmung hält die Kohlenstoffteilchen an der Oberfläche und in den Poren und Spalten der Nickelmatrix zusammen. Der Kohlen-Stoff kann entweder amorph -oder graphitisch sein, was von der Natur des der Suspension in Auftragswanne 35 zugesetzten Kohlenstoffes abhängt. DerUnterlagsstreifen mit einem getrocknetenÜberzug von Kohlenstoffarbe 18 (vgl. Fig.8) kommt aus dem Ofen 41 über Rolle 42 zu einer nicht gezeigten Trommel und kann dann als Elektrodenvorrat zur Herstellung von Elektroden und Röhrenelementen gelagert werden. Der Kohlenstoff kann auf diese Weise dem mit der Matrixoberfläche versehenen Streifen rascher aufgebracht werden als durch Gasschwärzungsmethoden, bei denen der Kohlenstoff durch Niederschlagen aus Kohlenwasserstoffgasen aufgebracht wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde eine Geschwindigkeit von 8 Fuß je Minute erreicht, was zehnmal rascher ist als das Gasschwärzungsverfahren.When coming out of the cooling chamber 34, the backing strip is for the application of a coating, such as. B. Carbon - ready. If so desired, it can be put in reserve; and the coating can later be applied in a special operation. It is preferred to guide the underlay strip immediately downward into a carbon application pan 35, over roller 36 in the pan and up through another application device 37 similar to the application device 26; The carbon slurry flows through this and is kept at a suitable viscosity from a small methanol tank 38 for the delivery of methanol by means of a needle valve 39 and is kept in circulation through the application device 37 by means of a pump 4. The backing strip with a uniform layer of carbon paint or slurry which has penetrated the pores and crevices of the nickel matrix like ink in blotting paper, then enters the oven 41 similar to the oven, which is kept at about 20 ° C to form a dried layer of carbon paint on the matrix. The binder in the carbon slurry holds the carbon particles together on the surface and in the pores and crevices of the nickel matrix. The carbon material can either be amorphous or graphitic, which depends on the nature of the carbon added to the suspension in application trough 35. The underlay strip with a dried coating of carbon paint 18 (see Fig. 8) comes from the oven 41 via roller 42 to a drum (not shown) and can then be stored as an electrode supply for the manufacture of electrodes and tubular elements. In this way, the carbon can be applied to the strip provided with the matrix surface more quickly than by gas blackening methods in which the carbon is applied by deposition from hydrocarbon gases. The process of the invention achieved a speed of 8 feet per minute, which is ten times faster than the gas blackening process.

Bei einem Stahlstreifen von 5 Millizoll erhöht das Überziehen mit Nickelmatrix und Kohlenstofffarbe auf beiden Oberflächen die Dicke des Unterlagsstreifens höchstens auf nur etwa 7,5 Millizoll. Bei der Herstellung von Platten für Vakuumröhren wird man daher mit Pressen, welche für Streifen von 5 Millizoll bestimmt sind, nicht auf Schwierigkeiten stoßen, da der erfindungsgemäß mit einem Überzug von Kdhlenstoffarbe hergestellte Unterlagsstreifen in dien Pressen mit Leichtigkeit zusammengedrückt wird. Es kann aber dieser Unterlagsstreifen gewtinschtenfalls durch Walzen geführt und zusammengepreßt werden. Auf diese Weise konnte der Überzug auf jeder Oberfläche des Streifens bis zu einer Dicke von weniger als i Millizoll verringert werden, ohne dabei die Wärmeabstrahlungseigenschaften der fertiggestellten Elektrode wesentlich zu beeinflussen. Aus dem erfindungsgemäß mit Überzug versehenen Metall können mit oder ohne Zusammendrücken geschwärzte Elektroden hergestellt werden, welche eine Wärmeabstrahlungsfähigket -oder Wärmeäbgabefähigkeit haben; die sich mehr als bei nach anderen bekannten Methoden geschwärzten Metallen derjenigen eines schwarzen Körpers nähert.With a 5 mil steel strip, the coating increases with Nickel matrix and carbon paint on both surfaces determine the thickness of the backing strip at most to only about 7.5 mils. In the manufacture of plates for vacuum tubes therefore, presses designed for 5 mil strips will not work encounter difficulties, since the invention with a coating of carbon paint The underlay strips produced are pressed together with ease in the presses will. However, this underlay strip can, if desired, be guided through rollers and pressed together. This way the coating could be applied to any surface of the strip to be reduced to a thickness of less than 1 mil, without significantly affecting the heat dissipation properties of the finished electrode to influence. From the metal provided with a coating according to the invention, with or blackened electrodes can be made without compression, which have a Have heat radiation ability or heat transfer ability; which is more than at metals blackened by other known methods that of a black Body approaches.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens liegt darin; daß, der von dem Hersteller gelieferte Stahlstreifen gelagert und dann ohne Reinigung verwendet werden kann; da der Rost auf dem Stahlstreifen in der Reduktionskammer reduziert wurde und ein Ölfilm auf dem Streifen auch geduldet werden kann.Another advantage of the process is; that, of that Steel strips supplied by the manufacturer can be stored and then used without cleaning can; as the rust on the steel strip in the reduction chamber has been reduced and an oil film on the strip can also be tolerated.

Die Schicht von Kohlenstoffarbe auf dem mit einer Nickelmatrix überzogenen Streifen haftet sehr fest an dem Nickel und legt sich beim Formen der Röhrenteile. nicht in den Pressen an. Die daraus hergestellten Röhrenteile können ohne Verlust von Kohlenstoff in Wasserstoff in üblicher Weise io Minuten lang bei etwa 8oo,° C erhitzt werden. Ein weiterer Vorteil des erfindüngsgemäß hergestellten Vorrates an Elektroden oder Platten besteht .darin, daß,das vergleichsweise kräftige Erhitzen das Material entgast und reinigt.The layer of carbon paint on top of the coated with a nickel matrix The strip adheres very firmly to the nickel and settles when the tube parts are formed. not in the presses. The tube parts made from it can be used without loss of carbon in hydrogen in the usual manner for 10 minutes at about 800 ° C. Another advantage of the stock produced according to the invention on electrodes or plates consists in that, the comparatively vigorous heating the material is degassed and cleaned.

Das Verfahren zum Überziehen von Metall mit Kohlenstoff kann auf verschiedene Metalle angewendet werden. Es erweist sich sehr geeignet sowohl für das Überziehen von Nickelstreifen als auch von Eisenmetallstreifen. Es kann auch verwendet werden, um Metalloberflächen von zwei verschiedenen aneinandergesinterten Metallen zu erhalten, und zwar von Metallen, welche nicht durch elektrolytisches Plattieren oder irgendeine andere Methode aufeinander aufgebracht werden können. So werden z. B. Nickel und Kupfer, welche sich nicht zusammen elektrolytisch abscheiden, leicht aufeinander aufgebracht. Man kann auch nicht metallische Substanzen mit den Metallen vereinigen, indem man sie zu der Aufschlämmung zumischt.The process of coating metal with carbon can be various Metals are applied. It turns out to be very suitable for both covering of nickel strips as well as of ferrous metal strips. It can also be used to obtain metal surfaces from two different metals sintered together, namely of metals which are not by electrolytic plating or any other method can be applied to each other. So z. B. Nickel and Copper, which do not electrolytically deposit together, easily on top of one another upset. One can also combine non-metallic substances with metals, by mixing them into the slurry.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Carbon coated metal element of of the kind which has a non-porous metal base and a matrix of it sintered metal particles, characterized in that these metal particles, preferably nickel, are inherently porous or spongy and that a coating of carbon is held on the metal particle layer in the pores of the particles mentioned, filling the spaces between the particles.

2. Carbon coated Metal element according to claim i, characterized in that the adhesion of the carbon fiber coating to the metal particle layer is greater than the cohesion of the carbon particles among themselves.

3. Process for the production of a metal element coated with carbon according to claim i or 2, characterized in that a slurry for the carbon coating from a mixture of colloidal graphite and very finely divided Lamp soot consists of a thin liquid binder. ¢.

Coated with carbon Metal element according to claim 2 or 3, characterized in that 80% or more of the particles in the metal particle layer are about 2 microns in diameter have, said particles having pores with an average size of about Iho microns' and that a substantial fraction of the carbon particles in the coating is less than 1/10 micron in diameter.

5. Procedure for producing a carbon-coated metal element according to claim @r or following, characterized in that it is in a press or in another Way is shaped; while the dry coating is on it, and that it is then heated for ten minutes in hydrogen at about 800 ° C.