Fil métallique gainé et .procédé pour sa fabrication Dans l'industrie électronique, les grilles des tubes électroniques à décharge sont souvent appelées à tra vailler à de hautes températures, c'est-à-dire à 1500o C ou plus, et ces grilles sont couramment for mées de fil de molybdène ou de tungstène revêtu de platine. La couche de platine est capable de main tenir l'émission primaire de la grille à un niveau très bas, ce qui est particulièrement important dans les tubes émetteurs, dans lesquels les grilles sont fré quemment portées à une très haute température.
Malheureusement, la tension de vapeur du platine est appréciable, et aux températures d'environ <B>15000</B> C et supérieures, la surface de la grille com mence à perdre du platine, et un alliage platine-mo lybdène ou platine-tungstène, qui est électronique- ment défavorable, se forme sur la surface par diffu sion.
On sait que l'iridium ne diffuse pas facilement dans le molybdène ou le tungstène, et qu'il se dis tingue par un haut travail de sortie (énergie d'émis sion des électrons), une bonne résistance mécanique aux hautes températures et une tension de vapeur inférieure à celle du platine. Cependant, à la con naissance de la titulaire, il n'a pas été possible jus qu'ici de produire un fil de molybdène ou de tung stène revêtu d'iridium. Les difficultés du dépôt de l'iridium par voie électrolytique sont bien connues, et l'iridium est si réfractaire qu'il est très difficile de le façonner mécaniquement.
Conformément à l'invention, un fil de tungstène ou de molybdène revêtu d'iridium est produit par insertion, dans un tube de poudre d'iridium frittée, d'un noyau de tungstène ou de molybdène qui passe à glissement doux dans le tube,- par martelage du tube rempli -jusqu'à obtention -d'une barre, .et par étirage de la barre martelée jusqu'à obtention d'un fil. Il est essentiel que les résistances du tube et du noyau à la déformation soient sensiblement identi ques.
Si les résistances à la déformation ne sont pas sensiblement identiques, des tensions excessives sont développées dans le tube d'iridium, et comme l'iri dium est fragile à l'état fritté, la rupture du tube est probable.
On ne dispose évidemment pas d'une mé thode exacte de mesure de la résistance à la défor mation, mais cette résistance est grossièrement pro portionnelle à la résistance à la traction et à la du reté, et les résistances à la traction du tube et du noyau sont de préférence toutes deux comprises entre 3,5 et 8,5 kg/me.
Comme la mesure de la résis tance à la traction est mal commode, alors que la dureté peut être mesurée facilement, le plus com mode est de définir la corrélation nécessaire par la dureté Vickers à la pyramide de diamant (VPN). La dureté du tube d'iridium peut être de 220 à 310 VPN et la dureté du noyau doit être de 480 à 540 VPN lorsqu'il est en tungstène et de 330 à 400 VPN lors qu'il est en molybdène.
La résistance à la traction et la résistance à la déformation du fil de tungstène -étiré sont excessives, mais des tiges de tungstène fritté peuvent être utilisées.
De bons produits peuvent -être obtenus lorsque la densité frittée de l'iridium est de 16 à 20 g/cm3 et lorsque la densité frittée du tungstène -est de 14 à 17 g/cm3. Si la densité frittée de .l'iridium est proche de la limite inférieure de cet intervalle, il est préfé rable que celle du tungstène soit également proche de la limite inférieure.
Les duretés correspondantes sont de 220 à 280 VPN pour l'iridium et de 480 à 5-20 VPN pour le tungstène. Comme le molybdène est un métal moins. résis tant que le tungstène, il est possible de parvenir à la similitude désirée des résistances à la déformation en utilisant une tige de molybdène martelé. De pré férence, cette tige de molybdène a été étirée après le martelage, car sa dureté (et par conséquent sa résistance à la déformation) est alors mieux adaptée à celle de l'iridium.
La densité du molybdène peut être d'environ 10,2 g/cm3.
Il est préférable que le noyau du fil final pré sente une structure fibreuse et conserve cette struc ture au cours de son utilisation. Or, lorsque le fil est utilisé comme grille dans un tube électronique à décharge et atteint une température d'environ 1500 C, un noyau de molybdène pur peut recris- talliser et perdre ainsi sa structure fibreuse. Si le molybdène contient un peu de titane, par exemple 0,5 %, la température de recristallisation est aug mentée, en sorte qu'il est préférable d'utiliser un tel molybdène. Les duretés du molybdène contenant du titane sont le plus souvent de 337 VPN à l'état de tige martelée et de 372 VPN à l'état de tige mar telée et étirée.
Le tube d'iridium fritté peut être formé par com pression de poudre d'iridium, puis frittage du com primé à l'air ou, de préférence, sous vide.
On décrit ci-dessous en détail, à titre d'exemple, la manière préférée de produire un fil de tungstène revêtu d'iridium.
On comprime de la poudre d'iridium à bonnes propriétés de frittage, c'est-à-dire possédant une sur face spécifique d'environ 0,3 m@/g, autour d'un man drin en acier doux poli d'environ 6 mm de diamètre, sous une pression hydrostatique de 23,6 kg'mm2. Le mandrin, qui est muni d'un rebord à l'une de ses ex trémités, est entouré d'un manchon de latex dans lequel la poudre est placée. Le comprimé cru ainsi formé est un tube d'iridium d'environ 10 cm de lon gueur, d'un diamètre interne de 6 mm et d'un dia mètre externe de 9 mm. Ce tube est ensuite fritté sous vide à 1500 C.
Le retrait linéaire est d'environ 16 % et le tube fritté présente une densité frittée de 18 g!cm3. La dureté d'un tel tube s'est élevée à 305 VPN.
Une tige de tungstène fritté de densité de 15 à 16 g/cm3 et non supérieure à 17 g/cm3, est meulée à un diamètre lui permettant de passer à glissement doux dans le tube d'iridium fritté. Le tube rempli est martelé à 1500 C en une tige de 3 mm de dia mètre. Ce martelage doit être effectué rapidement pour éviter une perte de chaleur excessive pendant le traitement. La tige est alors étirée à chaud, à une température allant de 750 à 650 C, en un fil d'en viron 2,5 mm de diamètre.
Ensuite, le fil est étiré à 600 C de façon à amener son diamètre à 0,5 mm, puis à une température allant de 550 à 500o C de façon à amener son diamètre à 0,25 mm. La vi tesse d'étirage varie entre environ 0,3 ou 0,6 m/mn au début et environ 3,7 m/mn, lorsque le fil a un dia- mètre de 0,5 mm ou inférieur. Dans ce fil final de 0,25 mm de diamètre, l'épaisseur de la gaine d'iri dium peut ne pas dépasser<B>0,0125</B> mm, bien qu'elle soit ordinairement de 0,025 à 0,050 mm.
Les gaines obtenues sont plus minces que l'on pourrait s'y at tendre d'après les rapports initiaux des diamètres de l'iridium et du tungstène, qui sont compris entre 5 : 3 et 2 : 1, car l'iridium se déforme plus que le tungstène au cours de l'étirage de 0,75 à 0,25 mm, en dépit de leurs résistances semblables à la défor mation.
Un fil formé par ce procédé a présenté un dia mètre externe de 0,25 mm, un diamètre du noyau de 0,18 mm, une dureté de la gaine de 582 VPN et une dureté du noyau de 803 VPN.
Après avoir placé le noyau de tungstène à l'inté rieur du tube d'iridium, on peut le bloquer à chaque extrémité au moyen de bouchons d'iridium, mais ceci est nécessaire seulement lorsque le chauffage est ef fectué en conditions oxydantes.
Lorsque le noyau est en molybdène, le tube d'iri dium est de préférence fabriqué exactement de la même manière que lorsque le noyau est en tungstène. Le rapport du diamètre externe du tube au diamètre de la tige est de préférence d'environ 2 : 1. Par exem ple, une tige de molybdène martelé et étiré, conte nant 0,5 % de titane et présentant une dureté de 375 VPN, a été montée dans un tube d'iridium fritté d'un diamètre interne da 3,75 mm, la tige étant en contact direct avec la surface d'iridium du tube. Les extrémités du tube ont été scellées au moyen de bouchons d'iridium pour empêcher l'oxydation. Le tube rempli et scellé a été martelé à chaud et étiré à chaud jusqu'à un diamètre final de 0,3 mm. Le diamètre final du noyau de molybdène a été de 0,125 mm.
La dureté de la gaine du fil terminé a été de 698 VPN et celle du noyau de 386 VPN.
Il s'est avéré que, dans ces fils mixtes, le noyau et la gaine d'iridium ne sont pas liés l'un à l'autre, et que la gaine externe peut même ê:re détachée très facilement. Ceci indique qu'il ne s'est pas produit de diffusion entre le métal du noyau et l'iridium, en sorte que ces fils conviennent particulièrement pour les emplois dans lesquels une diffusion entre les deux métaux est indésirable du point de vue électronique.
L'invention comprend, en tant que produit nou veau, un fil gainé formé d'un noyau de tungstène ou de molybdène recouvert d'une gaine continue, martelée et étirée d'iridium directement en contact avec le noyau mais n'adhérant pas à celui-ci.
Sheathed metal wire and process for its manufacture In the electronics industry, the grids of electronic discharge tubes are often called upon to work at high temperatures, that is to say at 1500o C or more, and these grids are commonly formed from molybdenum or tungsten wire coated with platinum. The platinum layer is able to keep the primary emission from the grid at a very low level, which is particularly important in emitter tubes, where the grids are frequently heated to a very high temperature.
Unfortunately, the vapor pressure of platinum is appreciable, and at temperatures of around <B> 15000 </B> C and above, the grid surface begins to lose platinum, and a platinum-mo lybdenum or platinum alloy. -tungsten, which is electronically unfavorable, forms on the surface by diffusion.
We know that iridium does not diffuse easily in molybdenum or tungsten, and that it is distinguished by a high work output (electron emission energy), good mechanical resistance to high temperatures and high voltage. vapor less than that of platinum. However, to the knowledge of the licensee, it has not heretofore been possible to produce an iridium coated molybdenum or tungstene wire. The difficulties of electrolytically depositing iridium are well known, and iridium is so refractory that it is very difficult to mechanically shape it.
In accordance with the invention, an iridium-coated tungsten or molybdenum wire is produced by inserting, into a tube of sintered iridium powder, a tungsten or molybdenum core which passes smoothly through the tube, - by hammering the filled tube - until obtaining - a bar,. and by stretching the hammered bar until a wire is obtained. It is essential that the resistance of the tube and the core to deformation are substantially the same.
If the resistances to deformation are not substantially the same, excessive stresses are developed in the iridium tube, and since iridium is brittle in the sintered state, rupture of the tube is likely.
Obviously, there is no exact method of measuring the resistance to deformation, but this resistance is roughly proportional to the tensile strength and resistance, and the tensile strengths of the tube and the tube. kernel are preferably both between 3.5 and 8.5 kg / m 3.
Since the measurement of tensile strength is inconvenient, while hardness can be measured easily, the most convenient way is to define the necessary correlation by the Vickers Diamond Pyramid Hardness (VPN). The hardness of the iridium tube can be 220 to 310 VPN and the hardness of the core should be 480 to 540 VPN when it is tungsten and 330 to 400 VPN when it is molybdenum.
The tensile strength and resistance to deformation of the -stretched tungsten wire are excessive, but sintered tungsten rods can be used.
Good products can be obtained when the sintered density of iridium is 16 to 20 g / cm3 and when the sintered density of tungsten is 14 to 17 g / cm3. If the sintered density of iridium is near the lower limit of this range, it is preferable that that of tungsten is also near the lower limit.
The corresponding hardnesses are 220 to 280 VPN for iridium and 480 to 5-20 VPN for tungsten. As molybdenum is a less metal. As long as tungsten, it is possible to achieve the desired similarity in deformation strengths by using a hammered molybdenum rod. Preferably, this molybdenum rod has been stretched after hammering, because its hardness (and consequently its resistance to deformation) is then better suited to that of iridium.
The density of molybdenum can be about 10.2 g / cm3.
It is preferable that the core of the final yarn has a fibrous structure and retains this structure during its use. However, when the wire is used as a grid in an electronic discharge tube and reaches a temperature of about 1500 C, a pure molybdenum core can recrystallize and thus lose its fibrous structure. If the molybdenum contains a little titanium, for example 0.5%, the recrystallization temperature is increased, so that it is preferable to use such molybdenum. The hardnesses of the titanium-containing molybdenum are most often 337 NPV in the state of hammered rod and 372 NPP in the state of tended and drawn rod.
The sintered iridium tube can be formed by compressing iridium powder and then sintering the tablet in air or, preferably, under vacuum.
The preferred manner of producing iridium coated tungsten wire is described below in detail, by way of example.
Iridium powder with good sintering properties, that is to say having a specific surface area of approximately 0.3 m @ / g, is compressed around a polished mild steel handle of approximately 6 mm in diameter, under a hydrostatic pressure of 23.6 kg'mm2. The mandrel, which is provided with a rim at one of its ends, is surrounded by a latex sleeve in which the powder is placed. The green tablet thus formed is an iridium tube about 10 cm long, with an internal diameter of 6 mm and an external diameter of 9 mm. This tube is then sintered under vacuum at 1500 C.
The linear shrinkage is about 16% and the sintered tube has a sintered density of 18 g! Cm3. The hardness of such a tube amounted to 305 VPN.
A sintered tungsten rod with a density of 15 to 16 g / cm3 and not greater than 17 g / cm3, is ground to a diameter allowing it to pass smoothly through the sintered iridium tube. The filled tube is hammered at 1500 ° C. into a rod of 3 mm diameter. This hammering should be done quickly to avoid excessive heat loss during processing. The rod is then hot drawn, at a temperature ranging from 750 to 650 ° C., into a wire of about 2.5 mm in diameter.
Then, the wire is stretched at 600 ° C. so as to bring its diameter to 0.5 mm, then at a temperature ranging from 550 to 500 ° C. so as to bring its diameter to 0.25 mm. The drawing speed varies from about 0.3 or 0.6 m / min at the start to about 3.7 m / min when the yarn has a diameter of 0.5 mm or less. In this final 0.25mm diameter wire, the iridium sheath thickness may not exceed <B> 0.0125 </B> mm, although it is usually 0.025 to 0.050 mm.
The resulting sheaths are thinner than one might expect from the initial diameters of iridium and tungsten ratios, which are between 5: 3 and 2: 1, because iridium deforms more than tungsten during drawing 0.75 to 0.25 mm, despite their similar resistance to deformation.
A wire formed by this process exhibited an outer diameter of 0.25mm, a core diameter of 0.18mm, a sheath hardness of 582 VPN, and a core hardness of 803 VPN.
After placing the tungsten core inside the iridium tube, it can be blocked at each end by means of iridium plugs, but this is only necessary when heating is carried out under oxidizing conditions.
When the core is molybdenum, the iridium tube is preferably made in exactly the same way as when the core is tungsten. The ratio of the outer diameter of the tube to the diameter of the rod is preferably about 2: 1. For example, a hammered and drawn molybdenum rod, containing 0.5% titanium and having a hardness of 375 NPV, was mounted in a sintered iridium tube with an internal diameter of 3.75 mm, the rod being in direct contact with the iridium surface of the tube. The ends of the tube were sealed with iridium plugs to prevent oxidation. The filled and sealed tube was hot hammered and hot drawn to a final diameter of 0.3mm. The final diameter of the molybdenum core was 0.125mm.
The sheath hardness of the finished wire was 698 VPN and that of the core 386 VPN.
It turned out that in these mixed yarns the core and the iridium sheath are not bonded to each other, and the outer sheath can even be detached very easily. This indicates that diffusion between the core metal and iridium did not occur, so these wires are particularly suitable for uses where diffusion between the two metals is electronically undesirable.
The invention comprises, as a new product, a sheathed wire formed by a core of tungsten or molybdenum covered with a continuous, hammered and drawn sheath of iridium directly in contact with the core but not adhering to the core. this one.