CN1595603A - 冷阴极放电管用电极以及冷阴极放电管用电极组合体 - Google Patents

冷阴极放电管用电极以及冷阴极放电管用电极组合体 Download PDF

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Abstract

提供一种耐溅射性高、使用寿命长、并可用廉价原料以良好的加工性形成的冷阴极放电管用电极。按重量标准计算，由含6％～32％的铌(Nb)和其余的镍(Ni)的镍铌合金形成冷阴极放电管用电极。把6％以上、32％以下的铌添加到镍之中，通过合金化形成的电极具有大体相当于纯镍的高耐溅射性，以及良好的加工性，可获得廉价的电极。

Description

冷阴极放电管用电极以及 冷阴极放电管用电极组合体
技术领域
本发明涉及冷阴极放电管用电极，尤其与具有耐溅射性、且使用寿命长的冷阴极放电管用电极以及配置了该冷阴极放电管用电极的冷阴极放电管用电极组合体有关。
背景技术
多年来冷阴极放电管被广泛使用于液晶显示器背景光的光源，该冷阴极放电管配置有把包括汞蒸气在内的稀有气体密封在内部的细玻璃管、涂布在玻璃管内壁上的荧光膜、以与玻璃管的管轴方向彼此相向的状态固定在玻璃管两端的一对电极。亮灯时，通过在冷阴极放电管的电极间施加电压，从冷态一侧的电极(阴极)放出2次电子持续放电，由于其放电，被吸引到另一侧的电极(阴极)的电子与玻璃管内的汞分子发生碰撞，即可从汞分子辐射出紫外线。在该紫外线的激励之下荧光膜即可发出可视光。
在该冷阴极放电管之中。通过使发电产生的阴离子等与电极(阴极)碰撞即可从电极(阴极)辐射出2次电子。此外。通过对存在于玻璃管内的少量电子施加电压，电子被吸引到电极(阳极)即可开始放电。
多年来，冷阴极放电管用电极一直采用冷加工形成具有3mm以下直径的所需形状。此外，若将筒状体的一端开放，在封闭另一端的杯状体上形成电极，则可通过把高辉度的阴极辉光密封到电极内的空间之内而增强辉光放电。但如果不用加工性能良好的材料形成电极，则无法很好形成具有规定形状的电极，而且如果电极材料的硬度过高，还有可能损伤冷加工用的模具。
因而多年来一直把硬度小，冷加工性能好，容易批量生产且廉价的镍作为主要电极材料使用，由钨等构成的引线与镍制的电极可焊性也好，与具有良好紫外线遮蔽性的玻璃材料的结合性也好。
然而在将冷阴极放电管亮灯的情况下，由于溅射，构成电极的金属原子或分子被排放到放电管内，由于填充在放电管内的放电气体中含有的汞与金属原子或分子结合而形成合金，因而通过长时间的使用，电极本身与放电管内的汞均被消耗，缩短了放电管的使用寿命。因此，镍制的电极存在耐溅射性不足，冷阴极放电管的使用寿命短的缺点。
因此，目前正在开发研究功函数较小，且具有良好耐溅射性能，可使电极使用寿命长寿化的各种材料。其中，作为电极材料引起普遍关心的有特开2002-358922号公报中公示的把耐溅射性高、功函数小的铌，但由于铌的价格极高，存在电极成本过高的问题。例如每公斤镍只有2000日元左右，而每公斤铌则需要40000日元，是镍的20倍。
此外，由于铌熔点较高而其金属氧化温度相对于熔点又非常低，因而当采用激光焊等手段把引线焊接到电极上时，存在着达到熔点之前已产生氧化，无法实现良好焊接的缺点。
发明内容
为此，本发明的目的在于提供一种耐溅射性能好，使用寿命长可用廉价的材料以良好的加工性能形成的冷阴极放电管用电极以及冷阴极放电管电极组合体。
本发明的冷阴极放电管用电极按重量标准计算，其中包含6％～32％的铌(Nb)以及其余的镍。证明把6％以上的铌添加到镍中合金化形成的电极具有相当于纯铌的高耐溅射性能。虽然其原因目前尚未搞清，但可认为若把一定量的铌添加到镍中使之合金化，在电极表面析出的硬质金属间化合物(Ni3Nb)提高了电极的耐溅射性。要想使其效果充分发挥，需使之含有6％以上的铌。此外，若铌的含量超过32％，耐溅射性不再提高反而存在因硬度过高而使加工性能下降的缺点。
本发明的冷阴极放电管用电极组合体包括按重量标准计算，含6％～32％的铌(Nb)以及其余的镍(Ni)的杯状电极10和固定在电极10底面上的引线12。作为电极材料，若使用按重量标准计算含6％～32％的铌镍合金，则很容易形成具有良好放电特性的杯状电极，而且由于上述铌镍合金具有良好的引线焊接性，也不存在高温氧化污染的问题，因而可获得可靠性好的冷阴极放电管用电极组合体。
由于本发明的冷阴极放电管用电极具有很好的耐溅射性能，因而使用寿命长且加工性能也好，可廉价批量生产。
附图说明
图1是表示本发明的冷阴极放电管用电极组合体的实施方式的剖视图。
图2是表示铌含量与溅射率之间关系的曲线图。
具体实施方式
下面参照附图1以及2，详细说明本发明的冷阴极放电管用电极以及冷阴极放电管电极组合体的实施方式。
图1所示的本发明的实施方式的冷阴极放电管用电极组合体14包括由镍铌合金构成的杯状电极10以及用组合部13与电极10组合的由钨等构成的引线12。电极10具有将筒状体的一端开口阻塞的形状，在电极10的底面上，采用激光焊等手段焊接了棒状的引线12。
从锻造材料上切割表1所示的各种添加量的铌添加到镍中后制作成为镍铌合金的试片，制作成5×10×10mm的形状，并对各个试片进行溅射试验。接着用测试装置在下述条件下进行磨削量测试，评估冷阴极放电管用电极组合体14的电极10的溅射特性。
IBE测定条件为：
a.机种：日立制作所制IML-250
b.处理条件：加速电压：500V；
加速电流：210mA；
减速电压：250V；
入射角度：45°
气体    ：氩气(Ar)；
真空度：  2×10-6托。(1托＝1毫米汞柱)
具体而言，在规定时间(60分钟或30分钟)内，将氩离子束加速使之试片连续碰撞，测定由于溅射产生的孔深的磨削量，并根据磨削量计算溅射率(每分钟的磨削量)。与标准的纯镍(100％)对应的溅射率的计算结果示于表1。
表1耐溅射性测定结果
  试片编号     材料成分     耐溅射性
    1     纯Ni(比较用)     100％
    2     纯Nb(比较用)     50％
    3     Ni-2％Nb     94％
    4     Ni-5％Nb     92％
    5     Ni-6％Nb     71％
    6     Ni-8％Nb     62％
    7     Ni-10％Nb     60％
    8     Ni-15％Nb     59％
    9     Ni-20％Nb     58％
    10     Ni-23.2％Nb     54％
    11     Ni-28％Nb     53％
    12     Ni-32％Nb     52.5％
    13     Ni-35％Nb     52％
本发明人在进行冷阴极放电管用电极的使用寿命的长寿化研究期间，作为电极材料，着眼于镍铌合金，边增加铌的含量，边将以种种比例配比的铌镍合金化，形成电极时，发现铌的含量一达到6％即突然出现足以与纯镍匹敌水平的耐溅射性，在超过32％时即使进一步增加铌的比例，效果也有限，出现饱和现象。
图2是横轴表示铌的含量，纵轴表示溅射率的溅射特性。从表1的试片编号5～12以及图2可知，在仅将6％的铌添加到镍中的合金化的5号试片之中，与纯镍相比，大体达到纯铌水平前的溅射率急刷减少，若铌合金量超过32％即使增加铌含量溅射率也不怎么下降，说明铌含量基本饱和。换言之，铌含量一超过32％耐溅射性并不随铌含量的增加比例而增加，反而析出许多金属间化合物，提高了材料自身的硬度。因而使加工性能恶化，增加了制造电极时加工难度。
如上所述，通过添加铌并使之合金化了的镍提高了耐溅射性，由金属间化合物的形成所引起的硬度也随含铌的合金化而提高。但通过添加6％的铌，出现耐溅射性飞速提高，若超过32％即使再添加铌含量耐溅射性也不怎么提高，但随着铌含量的增加其硬度亦提高。表2示出随铌含量的增加硬度提高的铌含量与退火后的硬度关系。在把铌含量增加到35％时，呈现出超过冲压形成硬度的极限值400的威氏硬度430～470。由于在实际批量生产时要求威氏硬度在230以下，因而若把耐溅射性的提高效果与硬度的上升综合起来考虑，必须把铌含量限定在6％～32％之内，铌含量最好在6％～15％之间，如能在6％～10％之间则更好。
表2        退火后的硬度
  试片编号      材料成分     硬度(Hv)
     3      Ni-2％Nb     100～130
     4      Ni-5％Nb     140～160
     5      Ni-6％Nb     150～170
     6      Ni-8％Nb     160～180
     7      Ni-10％Nb     180～200
     8      Ni-15％Nb     210～230
     9      Ni-20％Nb     250～270
     10      Ni-23.2％Nb     350～370
     11      Ni-28％Nb     360～380
     12      Ni-32％Nb     400～430
     13      Ni-35％Nb     430～470
本发明的上述实施方式在不超出本发明宗旨的范围内可做种种变更。

Claims (5)

1、一种冷阴极放电管用电极，其特征在于：按重量标准计算，含6％～32％的铌(Nb)和其余的镍(Ni)。
2、根据权利要求1所述的冷阴极放电管用电极，其特征在于：其中含有不可避免的杂质。
3、根据权利要求1所述的冷阴极放电管用电极，其特征在于：上述铌的含量为6％～15％。
4、据权利要求1所述的冷阴极放电管用电极，其特征在于：上述铌的含量为6％～10％。
5、一种冷阴极放电管用电极组合体，其特征在于包括：按重量标准计算含6％～32％的铌(Nb)和其余的镍(Ni)的杯状电极和固定在该电极底面上的引线。
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