CN1993799A - 荧光放电管电极用合金、荧光放电管电极和具有该电极的荧光放电管 - Google Patents

荧光放电管电极用合金、荧光放电管电极和具有该电极的荧光放电管 Download PDF

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Abstract

本发明提供灯寿命长、成形加工性良好的荧光放电管电极用合金、荧光放电管电极、和具有该电极的荧光放电管。本发明的荧光放电管电极用合金由Ni－Nb合金形成，以质量％计，该合金含有2.0％以上且小于6.0％的Nb，其余为Ni和不可避免的杂质。本发明的荧光放电管电极(2)由上述Ni－Nb合金形成，包括：一端开放的管部(3)、和堵塞上述管部(3)的另一端的端板部(4)。优选上述端板部(4)形成为比管部(3)的管壁厚度厚。另外，在上述端板部(4)上可以形成与上述管部(3)呈同心状地配置的供电用导电体定位用凹部(6)。

Description

荧光放电管电极用合金、荧光放电管电极和具有该电极的荧光放电管
技术领域
本发明涉及例如作为液晶的背光使用的荧光放电管、其电极以及电极用合金。
背景技术
在液晶装置中使用小型的荧光放电管作为背光(back light)。该荧光放电管，如图3所示，包括：在内壁面上形成有荧光膜(图示省略)、在其内部封入有放电用气体(氩气等稀有气体和水银蒸气)的玻璃管11；和设置于该玻璃管11的两端部的构成一对冷阴极的电极12。上述电极12由一端开放的筒状的管部13和堵塞该管部13的另一端的端板部14一体地形成为有底筒状(杯状)。以贯通上述玻璃管11的端部的方式使其密封的棒状的导电体15的一端，被焊接在上述端板部14上，该棒状的导电体15的另一端与引线17连接。
以往，上述电极12由纯Ni形成，其尺寸在背光等小型荧光放电管中，例如为内径1.5mm左右、全长5mm左右、壁部13的壁厚0.1mm左右。该筒状电极通常通过将具有与上述管部的壁厚同等厚度的纯Ni薄板深冲成形而成形为一体。
如上所述，荧光放电管电极由成形性良好、材质也稳定的纯Ni形成，但存在灯的寿命较短的问题。即，荧光放电管在点灯时，会产生离子等与电极碰撞、从而从电极金属放出原子的现象(溅射)。由该溅射所放出的电极金属的原子，会与被封入玻璃管内的水银结合，消耗玻璃管内的水银蒸气。以往，形成电极金属的Ni在溅射时的原子放出量多，即溅射率高，因此存在放电管的寿命容易下降的问题。
因此，近年来，如日本特开2002-110085号公报(专利文献1)中所述，尝试了用溅射率低的Nb、Ti、Ta或它们的合金形成电极。
专利文献1：日本特开2002-110085号公报(权利要求书)
然而，这些金属元素比Ni的价格高、而且是高熔点的易氧化的材料，因此，在其制造时，需要采用等离子体电弧熔解法、粉末冶金法等与通常的熔解·铸造法不同的特殊方法制造块材。而且，关于Nb，虽然能够对其薄板实施深冲加工，但在块材的轧制时，需要反复进行真空退火等无氧化气氛退火和轧制，以使其壁厚变薄。这样，Nb、Ta等，总的说来，在制造小型的筒状电极方面，存在成形加工性差、制造成本非常高的问题。
发明内容
本发明鉴于上述问题而做出，其目的在于提供与Ni电极相比灯寿命长而且成形加工性优异的荧光放电管电极用合金、由该合金形成的荧光放电管电极、以及具有该电极的荧光放电管。
本发明的发明人详细地观察溅射率随着Ni-Nb合金中的Nb添加量的变化时，发现：通过添加少量的Nb，溅射率减少，另一方面，过多地添加Nb时，在Ni-Nb合金中会生成金属间化合物NbNi8，溅射率上升，同时加工性劣化，从而完成了本发明。
即，本发明的荧光放电管电极用合金由Ni-Nb合金形成，该Ni-Nb合金中，以质量％(mass％)(以下仅表示为“％”)计，含有2.0％以上且小于6.0％的Nb，其余为Ni和不可避免的杂质。
因为该电极用合金是Ni-Nb合金，该Ni-Nb合金中含有2.0％以上且小于6.0％的Nb、其余为Ni和不可避免的杂质，所以，与仅由溅射率低的Nb形成电极的情况相比，溅射率稍微变高，但由于Nb的添加量为2.0％以上且小于6.0％的少量，因此，在Ni-Nb合金中不会生成Ni与Nb的金属间化合物，Ni与Nb呈固溶的状态。因此，与以往的由纯Ni形成电极的情况相比，能够降低溅射率，提高灯的寿命。另一方面，Nb的添加量为6.0％以上时，在Ni-Nb合金中会生成金属间化合物NbNi8，因此，溅射率上升、且成形性劣化。而且，Nb量为2.0％以上且小于6.0％时，在实用上能够与纯Ni的情况同样地进行熔解和铸造，能够不使用等离子体电弧熔解和真空退火而进行制造。而且，因为具有良好的成形加工性，所以，能够容易地深冲成形或冷闭塞锻造(冲压(impact)成形)为小型的筒状电极，生产性优异。
另外，本发明的荧光放电管用电极，具有一端开放的管部、和堵塞上述管部的另一端的端板部，上述管部和端板部使用上述Ni-Nb合金成形为一体。根据该电极，具有由上述Ni-Nb合金形成的优点。
在上述电极中，优选上述端板部形成为比管部的管壁厚度厚。通过这样形成，即使在管部的管壁厚度较薄的情况下，因为熔接供电用导电体的端板部的厚度形成为比管部的管壁厚度厚，所以，在将上述导电体的端部呈对接状熔接在端板部上时，不需要对焊接输出等熔接输出进行微妙的控制，就能够容易地将导电体的端部熔接在端板部上，从而能够防止两者的熔接不良。因此，导电体与电极的电气接合、热接合可靠，放电状态、放热状态稳定，能够防止荧光放电管的灯寿命的下降，而且能够提高荧光放电管的制造成品率。
在上述电极中，优选在上述端板部的外侧设置有与上述管部呈同心状地配置的导电体定位用凹部。通过设置该导电体定位用凹部，只要将导电体的端部插入并熔接在上述凹部中，就能够可靠地将导电体呈同心状地熔接在电极的端板部上。因此，通过将导电体呈同心状地密封于玻璃管的端部，电极与玻璃管呈同心状地配置，玻璃管内的放电状态的均匀性、稳定性提高，从而能够使灯寿命进一步提高。
另外，本发明的荧光放电管，包括：在内壁面上形成有荧光膜、在其内部封入有放电用气体的玻璃管；与玻璃管呈同心状并且贯通玻璃管的内外地密封该玻璃管的两端部的供电用导电体；以及配置在上述玻璃管的内部、与上述供电用导电体的端部连接的一对电极，其中，作为上述电极，使用上述本发明的荧光放电管用电极，将上述供电用导电体呈同心状地熔接在上述电极的端板部的外侧。根据该荧光放电管，具有上述本发明的电极的各效果。
如以上的说明，本发明的荧光放电管电极用合金，在Ni中含有2.0％以上且小于6.0％的少量的Nb，因此，在Ni-Nb合金中不会生成NiNb金属间化合物，Ni与Nb呈固溶的状态，不会损害对于深冲成形、冲压成形等的成形加工性，与纯Ni相比能够有效地降低溅射率，进而能够改善灯的寿命。另外，本发明的电极由上述电极用合金形成。在上述电极中，通过将端板部的厚度形成为比管部的管壁厚度厚，供电用导电体的熔接变得容易，与电极的电气接合、热接合变得可靠，放电状态、放热状态稳定，从而能够防止荧光放电管的灯寿命的下降，而且能够提高荧光放电管的制造成品率。
附图说明
图1是具有本发明的实施方式的荧光放电管电极的荧光放电管的主要部分截面图。
图2是在本发明的实施例中冲压成形的荧光放电管电极的截面图。
图3是具有以往的荧光放电管电极的荧光放电管的主要部分截面图。
图4是表示实施例中Nb的添加量与相对溅射率的关系的图。
符号说明
1    玻璃管
2    电极
3    管部
4    端板部
5    导电体
6    导电体定位用凹部
具体实施方式
本发明的荧光放电管电极用合金是Ni-Nb合金，该Ni-Nb合金中，作为合金元素，含有2.0％以上且小于6.0％的Nb，其余为Ni和不可避免的杂质。Nb添加量为2.0％以上且小于6.0％时，不会生成NiNb金属间化合物，Ni与Nb呈固溶的状态，因此，不怎么使成形性、加工性劣化，添加量的比例能够有效地降低溅射率。即，若小于2.0％，则Nb量过少，另一方面，若为6.0％以上，则在Ni-Nb合金中会生成NbNi8金属间化合物，因此，溅射率反而上升，并且成形性、加工性下降。因此，Nb量的下限为2.0％，优选为超过3.0％，其上限为小于6.0％，优选为5.5％。
上述电极用合金虽然含有高熔点的难加工性元素，但与纯Ni同样，成形性、加工性优异，因此，在大气下铸造后，将该铸造片在大气下热轧，根据需要在不活泼气氛下退火后，进行冷轧，由此能够加工成0.1mm左右的薄片。而且，根据需要进行最终退火(软化退火)之后，对上述薄片进行深冲成形，由此能够制造筒状电极。深冲成形与后述的冲压成形相比，具有量产性优异的优点。
而且，通过热轧或热锻将铸造片加工成棒材，对其进行拔丝，将得到的线材切断为适当的长度而得到短轴状材料(称为“金属棒(slug)”)，根据需要进行最终退火后，将其冲压成形(冷闭塞锻造)，由此能够得到筒状电极。在进行冲压成形的情况下，能够容易地使筒状电极的端板部的厚度比筒状部厚，而且能够容易地将导电体定位用的凹部在端板部上一体成形，生产性优异。
此外，最终退火只要在800～950℃左右保持3min(分钟)～3hr(小时)左右即可。就退火气氛而言，因为Nb容易氧化和氮化，所以优选在真空气氛或Ar等不活泼气体气氛中进行。上述“800～950℃”是指800℃以上950℃以下。以下，“N1(数字)～N2(数字)”是指N1以上N2以下。
接着，对本发明的实施方式的荧光放电管及其电极进行说明。图1是实施方式的荧光放电管的主要部分截面图，该荧光放电管包括：在内壁面上形成有荧光膜8、封入有放电用气体(氩气等稀有气体和水银蒸气)的玻璃管1、和设置在该玻璃管1的两端部的构成一对冷阴极的电极2。
上述电极2中，一端开放的管部3和堵塞该管部3的一端的端板部4形成为一体。在上述端板部4上形成有嵌合供电用的棒状的导电体5的一端的导电体定位用凹部6，以使上述导体5与上述管部3呈同心状地排列。上述导电体5以内外贯通玻璃管1的端部的方式使其密封，位于玻璃管1内侧的端部与上述凹部6嵌合，在与端板部4的边界外周部，通过激光焊接、电阻焊接、钎焊等而熔接。供电用的引线7与位于上述玻璃管1外侧的上述导电体5的另一端连接。
上述端板部4的厚度(熔接导电体5的部位的厚度t)形成为比上述管部3的管壁的厚度厚，使得能够形成上述凹部6、并且能够将端板部4充分地熔接在导电体5上。在小型的荧光放电管中，电极2的长度形成为4～10mm左右，管部3的壁厚形成为0.08～0.2mm左右，上述端板部4的厚度形成为上述管部3的壁厚的3～10倍左右。此外，端板部4上的凹部6的深度为管部3的管壁厚度以上，优选为管壁厚度的2倍以上，另外，凹部6的底面与管部侧内面之间的厚度只要为管壁的厚度以上即可。
上述电极2由上述Ni-Nb电极用合金形成。通过使用上述Ni-Nb合金，能够具有良好的冷成形性，并且与纯Ni相比能够降低溅射率，从而能够提高灯的寿命。该筒状电极能够通过冲压成形而一体成形。
在上述实施方式中，表示了导电体定位用凹部6与端板部4一体成形的例子，但上述凹部6并非一定必需。不过，通过形成上述凹部6，将导电体5与电极2的管部3呈同心状地配置，因此，通过将上述导电体5与玻璃管1呈同心状地密封，能够容易地将电极2与玻璃管1呈同心状地配置，能够防止放电状态的不均匀化，从而能够实现放电的稳定化和灯寿命的提高。当然，荧光放电管电极不限于冲压成形，也可以如图3所示，利用深冲成形而成形为有底筒状。
以下，举出实施例进一步具体地说明本发明，但本发明并不由该实施例而限定性地解释。
实施例
如表1所示，用真空感应炉在1500℃下将各种Nb量的Ni-Nb合金(4kg)熔解，将使用各熔液铸造而成的铸造片在大气中在1100℃下热煅后，在轧制开始温度1100℃下进行热轧，得到各Ni-Nb合金的热轧板和热轧线材。将这些热轧材料在氮气与氢气的混合气体(大气压)中退火(在900℃下保持2hr)。此后，对上述热轧板实施冷轧，加工成板厚度为0.15mm的薄板。另外，对上述热轧线材实施冷拔丝，加工成外径为1.7mmΦ的线材。使用这样制作出的试样评价加工性，测定溅射率。加工性根据冲压成形试验和深冲成形试验(杯突试验)进行评价。
冲压成形试验通过将上述线材切断为长度1.8mm的金属棒，进行最终退火(在真空气氛下在900℃下保持2hr)后，使用其，实际成形图2所示的内径1.5mmΦ、外径1.7mmΦ、全长5.4mm、导电体定位用凹部深度0.2mm的筒状电极而进行。所使用的成形模具的冲头(punch)，外径为1.5mmΦ，前端部开口角为150°，材质为模具钢(JIS标准SKD11)。另一方面，冲模(die)的内径为1.7mmΦ，材质为超硬合金(D种6号)。
在冲压成形性的评价中，成形次数达到1000次时不发生冲模破损或冲头变形，还能够进行成形的情况为AA；能够进行500次以上的成形，但在到达1000次之前，冲模破损或冲头变形，因此不能进行成形的情况为A；在到达500次之前，冲模破损或冲头变形，因此不能进行成形的情况为B。在实用上，希望能够进行500次以上的成形，即为上述的AA或A。
在深冲成形性试验中，将上述薄板切断为100mm见方的大小，进行最终退火(在真空气氛下在900℃下保持2hr)后，使用其，根据JISB 7729、7777进行杯突试验。在杯突试验中，将直径20mm的球状冲头以5～20mm/min的速度压入退火板试样，直至试样表面发生破裂，求出直至试样表面发生破裂时冲头前端的移动距离(称为杯突值，单位mm)，如果杯突值为10以上，则深冲性良好，是实用上没有问题的水平。
另外，溅射率根据以下的要领测定。从上述Ni-Nb合金薄板选取试验片(10mm×10mm)，对试验面进行镜面研磨。使用离子束装置(Veeco公司制造，型号：VE-747)，以上述试验片作为靶(target)，向靶与基板之间施加电压(500V)，使氩离子(1.3×10-6Torr)向试验面加速碰撞一定时间(120min)，进行溅射。在试验面上形成有掩蔽镜面的一部分的非溅射部，溅射后，在由溅射将试验片的镜面部削去而形成的溅射部与被掩蔽的非溅射部的边界上形成台阶差。使用接触式粗度计(Sloan公司制造，型号：DEKTAK2A)测定该台阶差，使用下述式求得溅射率(/min)。另外，将各试样的溅射率除以纯Ni(试样No.1)的溅射率，求出相对溅射率。将这些测定值一并示于表1。另外，在图1中表示将Nb量与相对溅射率的关系整理后的图。
溅射率＝台阶差()/溅射时间(120min)
表1
试样No.   Nb量％   台阶差   溅射率/min   相对溅射率％   冲压成形性   杯突值mm 备考
  1   0.0   29443   245.4   100   AA   11.3   以往例
  2   2.0   28267   235.6   96.0   AA   10.3   发明例
  3   3.1   27928   232.7   94.9   A   10.4   发明例
  4   5.0   27816   231.8   94.5   A   10.6   发明例
  5   7.0   28822   240.2   97.9   B   6.8   比较例
  6   9.0   28928   241.1   98.3   B   6.7   比较例
  7   11.0   28951   241.3   98.3   B   6.6   比较例
根据表1、图1，发明例的试样No.2～No.4中，相对溅射率为96％以下，可看出由Nb产生的良好的降低溅射的效果，并且可确认冲压成形性、深冲成形性均达到实用水平。另一方面，根据图1，Nb量超过6％的试样No.5～试样No.9中，由于添加Nb而暂且被抑制的溅射率再次转为上升，溅射率反而恶化，并且成形性也劣化。

Claims (5)

1.一种荧光放电管电极用合金，其特征在于：
以质量％计，含有2.0％以上且小于6.0％的Nb，其余为Ni和不可避免的杂质。
2.一种荧光放电管电极，其特征在于：
具有一端开放的管部、和堵塞所述管部的另一端的端板部，所述管部和端板部成形为一体，
所述荧光放电管电极由权利要求1所述的电极用合金形成。
3.根据权利要求2所述的荧光放电管电极，其特征在于：
所述端板部形成为比管部的管壁厚度厚。
4.根据权利要求3所述的荧光放电管电极，其特征在于：
所述端板部在外侧设置有与所述管部呈同心状地配置的导电体定位用凹部。
5.一种荧光放电管，其特征在于，包括：在内壁面上形成有荧光膜、在其内部封入有放电用气体的玻璃管；与玻璃管呈同心状并且贯通玻璃管的内外地密封该玻璃管的两端部的供电用导电体；以及配置在所述玻璃管的内部、与所述供电用导电体的端部连接的一对电极，
作为所述电极，使用权利要求2～4中任一项所述的荧光放电管电极，将所述供电用导电体呈同心状地熔接在所述电极的端板部的外侧。
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