CN1225421C - 提高阴极射线管纯平玻屏安全性能的方法 - Google Patents
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Abstract
提高阴极射线管纯平玻屏安全性能的方法，属于阴极射线管玻壳生产领域。包含对玻屏进行高应力处理，压制成型玻屏，退火处理时，依次进行加热、保温、慢冷及快冷四个阶段操作；采用整体较低的温度范围进行处理；所述加热，其速度范围为(10-50)℃/分；所述保温，其范围为460℃-530℃；所述慢冷，其速度范围为(5-10)℃/分；所述快冷，其速度范围为(10-30)℃/分；检测压制成型后玻屏封接处的残留压应力，其控制范围为(150-500)nm/cm。在生产工序上对玻屏进行高应力处理后，使玻壳内外表面层预留了较大的压缩应力，提高了阴极射线管纯平玻屏的安全性。
Description
技术领域
本发明属于阴极射线管玻壳生产领域，特别涉及到提高阴极射线管纯平玻屏安全性能的方法。
背景技术
用于阴极射线管的玻壳包括三部分。第一部分是玻屏，它用作显示图像用的荧光屏(Screen)，该屏又包括前方的屏平面和侧面的裙部分，第二部分是防止X射线向外辐射用的锥体部分(Funnel)，第三部分是安装电子枪的管颈部分(Neck)。屏和锥用低熔点玻璃(Frit)在450℃封接在一起。
防爆带加在屏的裙部周围，其作用是防止真空管因受外界冲击破裂后玻璃四出溅射而伤人。
抽成真空后的阴极射线管，其外侧受大气压力的作用而发生微小的形变，在屏面向裙部过渡处(简称R部)形变最大，此处为该管的薄弱环节。在抽真空即排气的过程中，要将玻壳加热到400℃以上，在加热、降温过程中玻壳受到暂时热应力的作用，此热应力与大气压力叠加后使得排气成为阴极射线管生产中玻壳损耗相当大的一个工序。显像管用玻壳采用平面化设计以后，为了不降低其安全指标，通常都在玻壳显示屏平面R部的内侧，进行加厚补偿。而补偿过多，玻屏成型难度加大，又会使玻屏有效面和边缘位置的光透射比相差太大，影响成像质量。在已有技术中，已对此类问题作过较多描述。如1998年5月13日公开的旭硝子株式会社申请的专利号为97121286.4的发明专利″阴极射线管的玻璃真空管壳″，它考虑到因真空应力引起的疲劳破裂，荧光屏部分应具有某一曲率半径和壁厚，以减少真空引力，通常将屏的裙部制作得较厚，屏整体并不一同加厚。近年来为了图象清晰度问题提出不对称地形成荧光屏部分曲率半径，获得最大真空张应力的范围，而不必要求屏部分的厚度增加许多，在该专利中，以29”屏为例，通过物理强化方式，至少在屏板一个外侧部分产生压应力，通过规定过渡R部分所述区域的曲率半径与壁厚间的关系，减少真空张应力。然而，该已知技术只做了数值分析，并没有指出获得上述状态的方法步骤。在另一篇已有技术，1998年2月公开的旭硝子株式会社的专利申请“阴极射线管的玻璃平面”，专利号为98105299.1，它给出了一个基本上平坦的荧光屏部分，用于阴极射线管的玻璃屏，屏中央部分和周围部分之间厚度差较小，通过物理强化提高玻璃屏面强度，且基本上不增加重量，但这篇专利与前篇同样没有给出解决问题的技术方案，仅停留在分析及其结果上。而本公司积十数年在阴极射线显像管和显示管用的玻壳行业中的生产实践的丰富经验，充分的分析了玻屏和玻锥各部分应力分布及获得应力处理的方法，从而总结出本发明“提高阴极射线管纯平玻屏安全性能的方法”。本发明要解决的技术问题是不增加或少增加厚度补偿，又不降低彩管的安全特性。
发明内容
本发明需要解决的技术问题，是要在减少玻屏显示面内侧向裙部过渡处厚补偿的己知技术基础上，通过具体工序操作，改变玻屏的应力分布，用物理强化的方法来提高纯平屏玻壳的安全性能，关键是对玻屏进行高应力处理。本发明的目的是采用以下的技术方案来完成的，一种提高阴极射线管纯平玻屏安全性能的方法，包含对玻屏进行高应力处理，其特征在于，压制成型后的玻屏，在进入退火炉处理时，要依次进行四个阶段操作，即加热、保温、慢冷及快冷；采用整体较低的温度范围进行处理；所述退火处理中的加热，其速度控制范围为(10-50)℃/分；所述退火中的保温，其保温范围为460℃-530℃；所述退火中的慢冷，其速度控制范围为(5-10)℃/分；所述退火中的快冷，其速度控制范围为(10-30)℃/分；检测压制成型后玻屏封接处的残留压应力，其控制范围为(150-500)nm/cm。保温温度的设置依据产品尺寸、结构形状、用户要求而定。一般比通常的退火温度低(20-30)℃。
对玻屏进行高应力处理后，在玻壳内外表面层预留了较大的压缩应力，其作用是处于真空状态的玻壳受到外部压力作用后，其内表面中心和边缘部向裙部过渡的地方，受到张应力作用，而张应力过大是导致阴极射线管爆缩的一个主要原因。预留有较大压缩应力后，可以抵消部分因玻壳形变产生的张应力。因而，可以提高整管的防爆性能。
屏玻璃料滴自成型温度900℃以上，落入模具中，压制成型后，玻璃温度急剧下降到600℃以下，由液态在几秒钟内变成固态，由于玻璃的导热系数低，致使从模具取出的屏表面层玻璃和中间层玻璃温度相差很大，特别是角部，表层和中间层温差更大，如果不进行退火处理，在自然状态下冷却过程中，玻屏会因为残留热应力过大而破裂。因此，必须进行退火处理。
玻屏的退火处理主要由加热、保温、慢冷及快冷四个阶段进行：
1.加热
玻屏进入退火炉，将其加热到一定的温度。玻璃在受热时，其表面层受压应力，内层受张应力。由于玻璃的抗压强度比其抗张强度高得多，所以加热速度可以较快。但在加热过程中要考虑玻屏结构及玻屏各处厚度上的不均匀性、玻璃表面的微裂纹、玻璃缺陷、由温度梯度所产生的暂时应力、玻璃的抗张强度、退火炉横向温度分布的不均匀性等因素，加热速度控制在合适的范围内，可在(10-50)℃/分。否则将发生玻屏破裂。
2.保温
其目的为了调控玻璃中的永久应力。将玻屏加热到低于玻璃转变温度附近的某一温度。可在460℃-530℃，进行保温均热处理，以消除玻璃各部分的温度梯度，使得玻屏各部分的温度分布趋于均匀，并使应力部分松弛，将玻屏内的热应力控制在所要求的范围内。由于玻璃粘度已经很大，应力虽然能够部分松弛，但不会发生可测得出的变形。
3.慢冷
根据预留应力的大小，来选择适当的慢冷速度，5℃--10℃/分，其目的是在应变点之上温度时，调控玻璃表面层和中间层温度差，辅助控制预留应力的大小。
4.快冷
当玻屏温度降到应变点以下温度时，玻璃由粘弹性变成弹性体，在保证玻屏不致因热应力而破损的前提下，可以尽可能快的速度(10-30)℃/分进行冷却。
应力测量和控制，无应力的玻璃是均质体，具有各向同性的性质。光通过这样的玻璃，其各方向上速度相同，折射率也相同，不产生双折射现象。当玻璃中存在应力时，受力部位玻璃的密度发生变化，玻璃就成为光学上的各向异性体。利用有应力玻璃的双折射现象。光通过这样的玻璃时，会产生传播速度的差异即光程差。而有应力玻璃的双折射光程差与玻璃中的应力有一定的比例关系，光程差可用偏振光仪器测量。通过测量玻璃单位厚度上以纳米计量的光程差来直接表示玻璃中应力的大小，其应力单位为nm/cm。
应力计算公式：R＝θλ/(180d)θ为旋转角度，单位度；λ为仪器采用的光源波长，单位nm；d为被测样品厚度，单位为cm。
玻屏应力检测部位可以选择有效面、角部、裙部及封接面。可以测量有效面表面应力、断面应力、角部残留应力和封接面残留应力，在成型工艺条件确定后，各部分应力具有相应的量的关系。依据玻屏尺寸和用户要求及检测手段、检测时效，我们选择了封接面为检测部位，通过控制封接面残留应力的大小作为日常检测、监控手段。封接面应力可以及时检测，及时发现应力的异常波动，做到及时反馈、及时对策。所述封接面各边的应力控制范围为(150-500)nm/cm。随品种的差异选择具体的监控数值。本发明的有益效果是在生产工序上对玻屏进行高应力处理后，使玻壳内外表面层预留了较大的压缩应力，提高阴极射线管纯平屏的安全性，同时在不必要求增加屏厚度的情况下，可使屏面平坦，获取清晰图象。
附图说明
图1为纯平屏面玻壳受力示意图；
图2为非纯平屏面玻壳受力示意图；
图3为屏锥封接示意图。
具体实施方式
参照图1表示纯平屏表面玻壳受力示意图，其中玻屏为1，它在各状态下的应力情况如下表所示：
| 工序 ℃ | 高应力处理实例1 | 高应力处理实例2 | 普通应力处理实例 |
| 加热 | 480 | 495 | 525 |
| 保温 | 490 | 505 | 530 |
| 490 | 505 | 530 | |
| 慢冷 | 480 | 505 | 525 |
| 470 | 495 | 515 | |
| 460 | 485 | 505 | |
| 屏重 g | 10230 | 10230 | 10230 |
| 强度 MPa | 0.55 | 0.5 | 0.4 |
| S/E残留压应力nm/cm | 160-220 | 150-180 | 120-150 |
表中所述强度指耐水压强度，方法是将玻屏和玻锥用低熔点玻璃粉于封接炉内在460℃保温50分钟然后冷却到室温。再放入压力容器内，注入水，用连通管通过管径处与外界相连，使管壳内保持1大气压。在管壳外施加压力，玻壳破裂时的压力即为耐水压强度。S/E残留压应力是指玻屏封接面处的残留综合压缩应力。
参照图2表示非纯平屏面的受力示意图，玻屏为1′，图3为屏锥封接示意图，其中2为封接面，3为玻锥，4为管颈，它们构成阴极射线管完整的玻壳。
Claims (2)
1.一种提高阴极射线管纯平玻屏安全性能的方法，包含对玻屏进行高应力处理，其特征在于，压制成型后的玻屏，在进入退火炉处理时，要依次进行四个阶段操作，即加热、保温、慢冷及快冷；采用整体较低的温度范围进行处理；所述退火处理中的加热，其速度控制范围为(10-50)℃/分；所述退火中的保温，其保温范围为460℃-530℃；所述退火中的慢冷，其速度控制范围为(5-10)℃/分；所述退火中的快冷，其速度控制范围为(10-30)℃/分；检测压制成型后玻屏封接处的残留压应力，其控制范围为(150-500)nm/cm。
2.根据权利要求1所述的提高阴极射线管纯平玻屏安全性能的方法，其特征在于，压制成型后的玻屏残留压应力的检测，其检测部位可选择有效面、角部、裙部及封接面，通过测量光程差的方法，间接测量所述压应力的大小，采用被测玻璃单位厚度上以纳米计量的光程差表示，其压应力单位为nm/cm。
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