CN1187265C - 四元碳酸盐粉的制造工艺 - Google Patents

Abstract

四元碳酸盐粉的制造工艺，包括硝酸钡、硝酸锶和硝酸钙，首先氧化钪和盐酸反应生成氯化钪，氯化钪再与硝酸钡、硝酸锶和硝酸钙一起和碳酸钠共沉淀反应生成四元碳酸盐，经离心过滤，漂洗、烘干、过筛得成品。由于本发明的碳酸盐涂层中增加了碳酸钪成份，经阴极激活分解生成氧化钪，在基金属界面到阴极涂层中钪又会和硅酸钡进行一系列的反应，使硅酸钡在涂层中的总含量减少，电阻率大大下降，保持阴极有足够的钡浓度，使阴极能长时间处于大电流密度情况下。按照上述方法制造的四元碳酸盐粉，其材料性能满足指标要求，涂覆在阴极上进行装管试验，其发射电流密度比涂覆三元碳酸盐粉的阴极提高一倍以上，阴极初期特性和寿命试验均能满足彩管要求。

Description

四元碳酸盐粉的制造工艺

技术领域

本发明涉及一种由碳酸钡、碳酸锶、碳酸钙和碳酸钪组成的四元碳酸盐粉的制造工艺，四元碳酸盐粉主要用作大屏幕彩色显像管和彩色显示管(以下统称彩管)的阴极发射材料，也可用来替代阴极射线管(CRT)用的其它阴极发射材料。

背景技术

阴极是彩管中的心脏部件，其功能是发射电子，这些电子经电子枪聚焦、加速后打到荧光屏上，激发荧光粉发光，形成人们能够看到的图象。通常彩管用的阴极结构如附图所示，它们主要由阴极套管(1)、阴极帽或基金属(2)、稀土金属碳酸盐涂层(3)和热丝(4)组成，所述的阴极套管(1)内设有热丝(4)，阴极套管(1)顶端设有阴极帽或基金属(2)和稀土金属碳酸盐涂层(3)。其中稀土金属碳酸盐涂层(3)为碳酸钡、碳酸锶和碳酸钙的混合物，俗称为三元碳酸盐。这种阴极的工作原理是：热丝(4)通过阴极帽(2)对碳酸盐涂层(3)加热。涂层(3)一边在受热，一边在分解，生成氧化物。

生成的氧化钡再与阴极帽或基金属(2)中的还原剂镍一起反应生成盈余钡或游离钡、钡原子。

            

纯金属镍还原氧化钡来产生自由钡的能力差，所以必须在金属镍中加入少量的镁和硅。它们是作为激活剂，用来促进阴极激活。镁、硅沿着基金属界面向表面扩散，在涂层与基金属表面处与氧化钡反应生成盈余钡。

      

      

盈余钡不断产生和不断蒸发，处于一种动态平衡，正是由于盈余钡的存在，才使阴极具有了良好的发射性能。虽然阴极帽或基金属(2)中的镁和硅在将氧化钡还原成盈余钡的过程中起着激活作用，但是它们也会和氧化钡一起反应生成硅酸钡。

硅酸钡是个高阻层，它会阻止盈余钡从涂层与基金属界面向涂层内部扩散，结果使盈余钡减少，电流密度下降。

目前在三元碳酸盐中大都添加氧化钪，有在三元碳酸盐干粉中添加，也有在三元碳酸盐喷涂料中添加。但是上述工艺中添加的氧化钪与三元碳酸盐粉为物理混合，氧化钪分散不均匀，致使阴极发射电流密度不一致。或者分散时加入分散剂等化学组分，而影响阴极的性能和工艺要求。

发明内容

本发明提供一种四元碳酸盐的制造工艺，采用共沉淀方法制备四元碳酸盐粉，钪盐分散均匀，阴极发射电流密度大，并且一致性好。

本发明的目的是以下述方式实现的：四元碳酸盐粉的制造工艺，包括硝酸钡、硝酸锶、硝酸钙、碳酸钠和水，上述原料的配比为，固体原料重量总和按100％计：

        硝酸锶                20～30％

        硝酸钙                3～6％

        硝酸钡                25～45％

        氧化钪                0.05～2％

        碳酸钠                30～40％

盐酸浓度为20％，盐酸与氧化钪摩尔比为1∶6～10，水与固体原料重量总和的重量比为6～10∶1，首先将氧化钪加入到盐酸中反应生成氯化钪溶液，氯化钪溶液再与硝酸钡、硝酸锶和硝酸钙一起加入到工业纯水中搅拌溶解配制成硝酸盐溶液，碳酸钠溶解在工业纯水中配制成碳酸钠溶液，碳酸钠溶液加入硝酸盐溶液中，并进行搅拌，共沉淀反应生成四元碳酸盐沉淀，沉淀离心过滤，漂洗、烘干、过筛得成品。

由于本发明的碳酸盐涂层中增加了碳酸钪成份，经阴极激活分解生成氧化钪，在基金属界面到阴极涂层中钪又会和硅酸钡发生下列一系列的反应，使硅酸钡不能在基金属界面处集中生成，而是均匀地分布在涂层中，同时这一动态过程使硅酸钡在涂层中的总含量减少，电阻率大大下降，保持阴极有足够的钡浓度，使阴极能长时间支取大电流密度。

按照上述方法制造的四元碳酸盐粉经装管试验，其发射电流密度要提高一倍多(三元碳酸盐粉的发射电流密度是0.5A/cm²，四元碳酸盐粉的发射电流密度是1～2A/cm²)，而且阴极初期特性和寿命试验均能满足彩管的要求。现把40厘米彩色显示管的试验标准与四元碳酸盐粉的装管试验结果比较如下：

项目                     40cm彩色显示  四元碳酸盐粉

                         管试验标准    装管试验结果

阴极启动时间(S)          ≤6.0         5.7

阴极发射速度(μA/10S)    ≥235         428

阴极发射时间(S)          ≤8.5         7.4

阴极发射时间差(S)        ≤2.0         0.3

Φ值(％)                 ≥85          87

3000小时寿命结果(％)     ≥60          81.9

附图说明

附图为彩管阴极结构示意图。

具体实施方式

本发明的原料配比如下：

            硝酸钡                 30克

            硝酸锶                23克

            硝酸钙                4克

            氧化钪                1克

            盐酸(浓度20％)        6克

            碳酸钠                30克

            水                    0.7升

本发明的制造工艺如下：

1、配制氯化钪溶液：将氧化钪加入到浓度为20％的盐酸中反应生成氯化钪溶液。

2、配制硝酸盐溶液：按上述配方称取硝酸钡、硝酸锶、硝酸钙和氯化钪溶液一同加入80℃热的工业纯水中搅拌溶解。

3、配制碳酸钠溶液：将碳酸钠溶解在80℃热的工业纯水中。

4、碳酸盐的生成：把碳酸钠溶液缓慢地加入到硝酸盐溶液中去，并进行搅拌，反应生成碳酸盐粉沉淀。

将生成的四元碳酸盐离心过滤、80℃工业纯水漂洗、150℃烘干、20目过筛，得成品。

按照上述方法制造的四元碳酸盐粉材料成份含量如下：

碳酸钙：4％

碳酸锶：39％

碳酸钪：0.1％

碳酸钡：余下

铁：＜0.003

锌：＜0.002

水：＜0.1

钠：＜0.2

铅：＜0.002

酸不溶物：≤0.1

Claims (1)

1、四元碳酸盐粉的制造工艺，包括硝酸钡、硝酸锶、硝酸钙、碳酸钠和水，其特征在于：上述原料的配比为，固体原料重量总和按100％计：

        硝酸锶                20～30％

        硝酸钙                3～6％

        硝酸钡                25～45％

        氧化钪                0.05～2％

        碳酸钠                30～40％盐酸浓度为20％，盐酸与氧化钪摩尔比为1∶6～10，水与固体原料重量总和的重量比为6～10∶1，首先将氧化钪加入到盐酸中反应生成氯化钪溶液，氯化钪溶液再与硝酸钡、硝酸锶和硝酸钙一起加入到工业纯水中搅拌溶解配制成硝酸盐溶液，碳酸钠溶解在工业纯水中配制成碳酸钠溶液，碳酸钠溶液加入硝酸盐溶液中，并进行搅拌，共沉淀反应生成四元碳酸盐沉淀，沉淀离心过滤，漂洗、烘干、过筛得成品。

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