CN1220645C - 阴极射线管颈玻璃 - Google Patents
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Abstract
一种具有改进管颈玻璃部件的阴极射线管。该管状玻璃颈部件的软化点为640-650℃,退火温度为460-472℃,应变点为420-425℃,热膨胀系数为94-97×10-7/℃,线性X-射线吸收值至少为100cm-1。按氧化物为基准的重量百分数计算,该管颈玻璃部件的组成基本上为46.5-49.5%SiO2、1.5-2%Al2O3、0.5-1.5%Na2O、10-12%K2O、2-3%SrO、1-1.8%BaO、32-34%PbO、1-1.5%ZnO和澄清剂。
Description
本申请要求D.A.特玛罗(David A.Tammaro)于1998年7月21日提交的申请号为60/093,513和题目为“阴极射线管”的美国专利临时申请的优先权。
发明领域
本发明涉及阴极射线管,更具体地涉及与阴极射线管管壳的其它玻璃部件相容的颈玻璃。
发明背景
常规阴极射线管外壳包括面板、锥体、管颈和电子枪底座。这几个部件通常是分别制造,然后密封在一起形成完整的外壳。将其它的阴极射线管部件(如屏框和荧光屏)安装在外壳中,抽真空和密封后形成功能管。
阴极射线管的管颈部分一般由玻璃熔体拉制成管材。这种管材一般用维洛法或下拉法拉制。这种管材从连续玻璃熔窑的工作带和旋转环连续拉制。这种方法例如记载在美国专利2,009,326和2,009,793(维洛)以及关于玻璃的书GlassThe Miracle Maker,C.J.Phillips,Pitman Publishing Corporation(1941)的第210-211页中。
将这样一长段拉制的玻璃管材冷却,切割成较短长度,用作阴极射线管外壳的管颈部件。美国专利5,192,718(Danielson)描述了特别适于拉制阴极射线管外壳所用玻璃管颈的一类硅酸铅玻璃。Danielson提出的这类玻璃具有较低的液相线温度,就避免了当管材通过工作带/旋转环出口拉制时在该出口处出现会产生麻烦的玻璃析晶问题。
根据Danielson专利的实施例2开发了一种用于制造玻璃管颈的玻璃。该玻璃在阴极射线管的制造过程中一般产生令人满意的密封效果。然而,这种玻璃被认为是质地较硬的玻璃,即该玻璃具有较高的温度-粘度曲线。对于密封的目的,用具有强热火焰的喷燃器才能获得良好的结果。然而,喷燃器中的变化以及由此引起的火焰温度的变化会导致密封性能变差。这样可能会在密封部位产生裂缝。
因此,需要提供一种普遍适用的管颈玻璃。这种玻璃可适应于不同的密封工艺,而不会在密封部位产生裂缝。同时保留目前市售玻璃玻璃的其它必需性质,对其进行改进则更好。
本发明的基本目的是提供一种改进的管颈玻璃。
本发明的另一个目的是一种用于阴极射线管中密封的改进的管颈部件。
本发明的第三个目的是提供一种适于在锥体部件和电子枪底座之间进行密封以形成阴极射线管外壳的管颈部件。
本发明的第四个目的是提供一种能适应不同火焰密封方法和喷燃器同时避免在密封部位产生裂缝的管颈玻璃。
这些目的和其它目的能够通过实施下述的本发明达到。
发明概述
本发明部分涉及一种阴极射线管。该阴极射线管包括锥体玻璃部件、电子枪玻璃底座和改进的管颈玻璃部件。该管颈玻璃部件密封连接到上述的电子枪底座和锥体部件上,该管颈玻璃部件的软化点为640-650℃,退火温度为460-472℃,应变点为420-425℃,热膨胀系数为94-97×10-7/℃,线性X-射线吸收值至少为100cm-1。按氧化物为基准的重量百分数计算,该管颈玻璃部件的组成基本上为46.5-49.5%SiO2、1.5-2%Al2O3、0.5-1.5%Na2O、10-12%K2O、2-3%SrO、1-1.8%BaO、32-34%PbO、1-1.5%ZnO和澄清剂。
本发明还涉及一段由硅酸铅玻璃熔体拉制的玻璃管材,该玻璃的软化点为640-650℃,退火温度为460-472℃,应变点为420-425℃,热膨胀系数为94-97×10-7/℃,线性X-射线吸收值至少为100cm-1。按氧化物为基准的重量百分数计算,该玻璃管材的组成基本上为46.5-49.5%SiO2、1.5-2%Al2O3、0.5-1.5%Na2O、10-12%K2O、2-3%SrO、1-1.8%BaO、32-34%PbO、1-1.5%ZnO和澄清剂。
本发明的另一方面是一类硅酸铅玻璃。该类玻璃的软化点为640-650℃,退火温度为460-472℃,应变点为420-425℃,热膨胀系数为94-97×10-7/℃,线性X-射线吸收值至少为100cm-1。按氧化物为基准的重量百分数计算,该类玻璃的组成基本上为46.5-49.5%SiO2、1.5-2%Al2O3、0.5-1.5%Na2O、10-12%K2O、2-3%SrO、1-1.8%BaO、32-34%PbO、1-1.5%ZnO和澄清剂。
发明的简要说明
附图中的单个图是一个分解图,它显示一种代表性阴极射线管的各个基本部件。阴极射线管总体上用数字10表示。阴极射线管10的基本部件包括裙形面板部件12、圆锥形锥体部件14、管颈部件以及上面安装电子枪20(示意性画出)的环形部件18。在将这些部件安装成外壳时,管颈部件16的一端22用火焰密封到玻璃环18的一端24上。玻璃环18可以由购自康宁公司,产品号为0120的硅酸铅玻璃制成。按以氧化物为基准的重量百分数计,该玻璃基本上含有57%SiO2、30%PbO、4%Na2O、8%K2O和1%Al2O3。
管颈部件16的另一端26密封到锥体部件14的细端28上。锥体部件14可由本领域中已知的各种玻璃制成。一种这样的玻璃购自康宁公司,产品号为0138。按以氧化物为基准的重量百分数计,该玻璃基本上含有50.3%SiO2、4.7%Al2O3、22.5%PbO、4.3%CaO、2.9%MgO、6.1%Na2O、8.5%K2O和0.1-0.2%F、SrO、BaO和澄清剂。
本发明涉及用于制造管颈部件16的改进玻璃。因此,现这些玻璃及其性质进行描述。
经验表明,基于Danielson专利的市售玻璃不适应于所有的密封方法。因此就得研究适应性更好的颈玻璃,即这种玻璃能适应密封时间和温度的变化。人们认为,管颈玻璃至少应满足一些电学性质、辐射吸收性质和物理性质的要求。这些性质包括大于8.0欧姆-厘米(350℃时的Log R)的电阻率、在0.6埃波长至少为95厘米-1的线性X-射线吸收率,并且在由熔体拉制管子过程中不致析晶。
在玻璃所用的组分上也很需要尽可能接近于现有的玻璃。这样可便于转产这种玻璃时无需费事去掌握熔制一种新玻璃的方法。因此,最初的努力集中于改进现有的玻璃。最有可能成功的两个方面是热膨胀系数(CTE)和粘度-温度曲线。粘度-温度曲线表示玻璃的硬度。
最初的努力是在不影响其它性质的条件下降低现有玻璃的整个粘度-温度曲线的温度值。一个目标是降低10℃左右。据认为,这样就可以使用一种不致象现有玻璃要求那样温度高的密封火焰。
一种方法是用1或2%Na2O取代K2O和,并类似地用PbO取代碱土金属氧化物BaO和SrO。同时,对其它的组分(如SiO2和Al2O3)进行稍微的调节。这些取代将熔融区的温度增加得太高,另一方面又将曲线降低得太多。
其次,通过用PbO取代K2O和SiO2来改进原玻璃。这样产生了与现有玻璃明显不同的曲线。在取得这些结果之后,就研究了一些居中的混合物,看看是否能更接近地达到所述目标。
由这些混合物获得的结果已产生了一小类能达到较低粘度-温度曲线目标的玻璃。按以氧化物为基准的重量百分数计,这些玻璃的较窄组成范围为:
SiO2 46.5-49.5
Al2O3 1.5-2.0
Na2O 0.5-1.5
K2O 10-12
SrO 2.0-3.0
BaO 1.0-1.8
PbO 32-34
ZnO 1-1.5
Sb2O3 0.3-1.0
这些玻璃具有如下重要性质:
软化点 640-650℃
退火点 460-472℃
应变点 420-430℃
CTE 94-97×10-7/℃
在0.6埃的计算Mμ >100
电阻率(欧姆厘米/350℃) >8.25
它们表示一类在Danielson专利中没有具体公开的可选用的玻璃,而其性能优于该专利中公开的玻璃。
用组分含量(按重量百分数计)在如下更窄一些范围内的玻璃,则可获得最佳的性能:
SiO2 46.5-48.5
Al2O3 1.5-2.0
Na2O 0.75-1.5
K2O 10.5-11.5
SrO 2.0-3.0
BaO 1.0-1.5
PbO 32-34
ZnO 1-1.5
Sb2O3 0.3-1.0
表I列出了本发明一些示例性组成以及Danielson专利中实施例8的组成(用于对比)。这些组成是以氧化物为基准的重量百分数表示的分析值。也列出了对这些玻璃试样测得的性能。
表I
氧化物 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 实施例8 |
SiO2 | 48.1 | 47.7 | 47.2 | 48.2 | 47.0 | 48.4 |
Al2O3 | 1.8 | 1.7 | 1.7 | 1.7 | 1.6 | 1.7 |
Na2O | 1.2 | 1.0 | 1.3 | 1.0 | 1.1 | 1.0 |
K2O | 10.9 | 10.9 | 10.7 | 11.1 | 10.9 | 12.3 |
SrO | 2.2 | 2.5 | 2.2 | 2.5 | 2.5 | 3.0 |
BaO | 1.1 | 1.4 | 1.1 | 1.4 | 1.4 | 1.8 |
PbO | 32.9 | 33.3 | 33.5 | 32.4 | 33.2 | 30.3 |
ZnO | 1.3 | 1.0 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.0 |
Sb2O3 | 0.5 | 0.5 | 0.9 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
性能 | ||||||
软化点 | 648 | 650 | 643 | 646 | 645 | 658 |
退火点 | 467 | 471 | 463 | 467 | 464 | 471 |
应变点 | 424 | 428 | 421 | 425 | 423 | 432 |
CTE | 94.7 | 96.2 | 95.2 | 95.8 | 95.2 | 98.3 |
Mμ@0.6埃 | 103.6 | 105.6 | 105.7 | 102.9 | 105 | - |
电阻率 | 8.36 | 8.4 | 8.4 | 8.4 | - | 8.3 |
用生产型原料的管紊流状(turbular)混合批料,分别熔制了重3千克(约6磅)每种组成的玻璃熔体。是将这些批料放在铂坩埚中,然后在1550℃的氧气窑炉中熔制4小时。熔体是在带盖的坩埚中制成的,然后倒入15×30×1.25厘米(6×12×0.5″)成形玻坯用的模具中,以便得到测试用的试样。在490℃将该玻坯退火。
物理性质(软化点、退火点和应变点以及热膨胀系数)用常规的ASTM方法测量。对于0.6埃单元辐射的X-射线吸收系数可用测得的X-射线密度和已知的组成因子进行计算。电阻率和膨胀失配程度可按常规的方法进行测量。
一般来说,组成上的少量变化对于机械强度和电阻率的变化很小。然而令人惊奇的发现,本发明玻璃的值比目前使用的玻璃高得多。
弯曲强度用四点弯曲装置进行测量。该装置采用的是300和100毫米的负载跨距和直径为19.2毫米的钢针负载。还用三点弯曲装置测量了弯曲强度,该装置用的是50毫米的支承跨距和直径为24.1毫米的钢针负载。用这两种测量装置将表1中实施例5的玻璃与两种市售的管玻璃进行对比。每种装置对每种玻璃测量九次所得的平均值列于表II中,其中机械强度值的单位为psi。
表II
玻璃
跨距 5 X Y
50毫米 6219 5709 5813
300毫米 7396 6821 7462
介电强度的测量在室温下用1/6厘米(1/16″)不锈钢电极进行。对每种玻璃测试10个试样,其厚度一般为0.25-0.28纳米(10-11密耳)。玻璃5介电强度的平均值为5718伏/密耳,市售X玻璃的平均值为4474伏/密耳,市售Y玻璃的平均值为4712伏/密耳。
0120号电子枪座玻璃和0138号锥体玻璃的性质,可以预料与管颈玻璃会有一定的失配。需要尽可能地减少这种失配,并将其均匀地分摊到与0120号玻璃和0138号玻璃的密封部位上。现已发现,用玻璃5可基本上达到上述目的。玻璃5与0120号玻璃间的失配为98ppm,玻璃5与0138号玻璃间的失配为94ppm。因此,玻璃5可视为是最佳的实施方式。
Claims (9)
1.一种阴极射线管,它包括锥体玻璃部件、玻璃电子枪底座和管颈玻璃部件,该管颈玻璃部件密封连接到所述的枪底座和锥体部件上,该改进的管颈玻璃部件的软化点为640-650℃,退火温度为460-472℃,应变点为420-425℃,热膨胀系数为94-97×10-7/℃,线性X-射线吸收值至少为100cm-1,按氧化物为基准的重量百分数计算,该管颈玻璃部件的组成基本上为46.5-49.5%SiO2、1.5-2%Al2O3、0.5-1.5%Na2O、10-12%K2O、2-3%SrO、1-1.8%BaO、32-34%PbO、1-1.5%ZnO和澄清剂。
2.如权利要求1所述的阴极射线管,其特征在于该管颈部件的组成基本上为46.5-48.5%SiO2、1.5-2.0%Al2O3、0.75-1.5%Na2O、10.5-11.5%K2O、2.0-3.0%SrO、1.0-1.5%BaO、32-34%PbO、1-1.5%ZnO和0.3-1.0%Sb2O3。
3.如权利要求1所述的阴极射线管,其特征在于其中的管颈部件的软化点为645℃,退火温度为464℃,应变点为423℃,热膨胀系数为95.2×10-7/℃,线性X-射线吸收值为105cm-1,按氧化物为基准的重量百分数计算,该管颈玻璃部件的分析组成基本上为47.0%SiO2、1.6%Al2O3、1.1%Na2O、10.9%K2O、2.5%SrO、1.4%BaO、33.2%PbO、1.2%ZnO和0.5%Sb2O3。
4.一段由硅酸铅玻璃熔体拉制的玻璃管材,其特征在于该玻璃的软化点为640-650℃,退火温度为460-472℃,应变点为420-425℃,热膨胀系数为94-97×10-7/℃,线性X-射线吸收值至少为100cm-1,按氧化物为基准的重量百分数计算,该玻璃的组成基本上为46.5-49.5%SiO2、1.5-2%Al2O3、0.5-1.5%Na2O、10-12%K2O、2-3%SrO、1-1.8%BaO、32-34%PbO、1-1.5%ZnO和澄清剂。
5.如权利要求4所述的玻璃管材,其特征在于该玻璃的组成基本上为46.5-48.5%SiO2、1.5-2.0%Al2O3、0.75-1.5%Na2O、10.5-11.5%K2O、2.0-3.0%SrO、1.0-1.5%BaO、32-34%PbO、1-1.5%ZnO和0.3-1.0%Sb2O3。
6.如权利要求4所述的玻璃管材,其特征在于该玻璃的软化点为645℃,退火温度为464℃,应变点为423℃,热膨胀系数为95.2×10-7/℃,线性X-射线吸收值为105cm-1,按氧化物为基准的重量百分数计算,该玻璃的分析组成基本上为47.0%SiO2、1.6%Al2O3、1.1%Na2O、10.9%K2O、2.5%SrO、1.4%BaO、33.2%PbO、1.2%ZnO和0.5%Sb2O3。
7.一类硅酸铅玻璃,其特征在于该类玻璃的软化点为640-650℃,退火温度为460-472℃,应变点为420-425℃,热膨胀系数为94-97×10-7/℃,线性X-射线吸收值至少为100cm-1,按氧化物为基准的重量百分数计算,该玻璃的组成基本上为46.5-49.5%SiO2、1.5-2%Al2O3、0.5-1.5%Na2O、10-12%K2O、2-3%SrO、1-1.8%BaO、32-34%PbO、1-1.5%ZnO和澄清剂。
8.如权利要求7所述的硅酸铅玻璃,其特征在于该玻璃的组成基本上为46.5-48.5%SiO2、1.5-2.0%Al2O3、0.75-1.5%Na2O、10.5-11.5%K2O、2.0-3.0%SrO、1.0-1.5%BaO、32-34%PbO、1-1.5%ZnO和0.3-1.0%Sb2O3。
9.如权利要求7所述的硅酸铅玻璃,其特征在于该玻璃的软化点为645℃,退火温度为464℃,应变点为423℃,热膨胀系数为95.2×10-7/℃,线性X-射线吸收值为105cm-1,按氧化物为基准的重量百分数计算,该玻璃的分析组成基本上为47.0%SiO2、1.6%Al2O3、1.1%Na2O、10.9%K2O、2.5%SrO、1.4%BaO、33.2%PbO、1.2%ZnO和0.5%Sb2O3。
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