CZ28598A3 - Jednotka s odpařitelným getrem se zkrácenou dobou aktivace - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká jednotky s odpařitelným getrem se zkrácenou dobou aktivace.

Dosavadní stav techniky

Jak je známo, getry jsou hlavně využívány při všech aplikacích, kde je požadováno udrženi vakua po dlouhou dobu. Zvláště kineskopy, bud’ konvenčního katodového typu nebo plochého typu, obsahuji getry, které tam mají za úkol vázat stopy plynu, které mohou zůstat uvnitř obrazovek po jejich evakuaci nebo vzniknout odplyněním materiálů, ze kterých jsou složeny.

Materiálem pro getr, který je obecně používán v obrazovkách, je kovové baryum, které pokrývá ve formě tenkého filmu vnitřní stěnu obrazovky. Baryový film může být vyroben pouze poté, co byla obrazovka evakuována a hermeticky uzavřena. Proto jsou používána zařízení známá v této oblasti techniky jako odpařitelné getry, které jsou tvořena otevřeným kovovým zásobníkem, ve kterém jsou prášky sloučeniny barya a hliníku, BaAlq, a niklové prášky, Ni, v hmotnostním poměru asi 1:1. Jednotky tohoto typu jsou dobře známé ze stavu techniky; v této souvislosti se lze odkázat například na patentový spis US 5 118 988, který byl podán přihlašovatelem tohoto vynálezu. Jakmile byla jednou obrazovka evakuována a uzavřena, jednotka je indukčně zahřáta prostřednictvím cívky umístěné vně samotné *··»»· · · « ·« · · • · · · · · · · * * * • · · · · · · · ·« • · *·· · * * · · · » · obrazovky, v aktivačním, procesu, během kterého dochází k odpařeni barya. K zahřívání dochází zvláště na kovovém zásobníku, který předává teplo paketu prášků, který je obsažen uvniř. Když teplota v prášcích dosáhne hodnoty asi

800 ^eC, dochází k následující reakci:

BaAl₄ + 4 Ni -> Ba + 4 NiAl (I)

Tato reakce je silně exotermní a dosahuje se při ní teplota prášků až asi 1200 °C, při které dochází k odpaření barya, které sublimuje na stěnách obrazovky, přičemž vzniká kovový film. Aby se dosáhlo dobré reaktivity v paketu prášků, sloučenina BaAl₄ je používána ve formě prášku o velikosti částic menší než 250 pm. Nikl má obvykle velikost částic menší než 30 pm, přestože je možno použiti i menší množství prášků o vyšší velikosti částic, až asi 50 pm. Morfologie niklového prášku se u jednotlivých výrobců getrových jednotek liší, někdy může jeden výrobce používat různé typy niklu pro různé getrové jednotky, ale každá getrová jednotka, která je nyní na trhu, vždy obsahuje pouze jednu formu niklu. Nejužívanější morfologií je v podstatě sférická, ve které částice mají zaoblenou formu o plochém povrchu, a dendritická morfologie, charakteristická velkým specifickým povrchem, (plocha povrchu na jednotku hmotnosti).

Doba aktivace potřebná k odpaření předem určeného množství barya, která je měřena od okamžiku, kdy začalo dodávání energie jednotce pomocí cívky, je obvykle definována v oboru jako celková doba (Total Time), přičemž tento pojem bude použit v následujícím textu a nárocích také ve zkratce TT.

Moderní barevné kineskopy mohou vyžadovat pro svou funkci až asi 300 mg barya ve formě filmu. Za současného stavu techniky je TT pro odpařeni tohoto množství barya asi 40 sekund. Tato doba představuje zpomalení a odpovídá úzkému místu moderních způsobů výroby kineskopů, při jejichž výrobě trh požaduje getrové jednotky pro stejné množství odpařeného barya při menší TT, než je tomu u stávajících jednotek.

Aby bylo dosaženo tohoto výsledku, lze v zásadě zvýšit energii dodávanou cívkou nebo zvýšit reaktivitu prášků zmenšením velikosti jejich částic.

U stávajících getrových jednotek však není možné zvýšit energii cívky. Pokud by se tak stalo, zásobník by se příliš rychle ohříval a nebyl by dostatek času, aby bylo teplo přeneseno do paketu prášků, což by způsobilo, že teplota prášku sousedícího se zásobníkem by byla vyšší než v jiných částech paketu. Reakce mezi BaAl₄ a Ni v prášku začíná v oblastech u zásobníku a tlak baryových par vznikajících v této oblasti paketu prášku způsobuje jeho nadouvání. To znamená možnost vyvržení jejich částic, čemuž by se mělo zásadně předcházet z důvodů menší funkčnosti obrazovky a nižšího odpařeni barya.

Také snížení velikosti částic prášků způsobuje nadměrné a lokální zvýšeni rychlosti reakce mezi BaAl₄ a

Ni, které způsobuje vystupování paketu.

Úkolem tohoto vynálezu je poskytnout jednotku s odpařitelným getrem se zkrácenou dobou aktivace, která nemá nedostatky dosavadního stavu techniky.

Podstata vynálezu

Podstatou vynálezu je getrová jednotka s odpařitelným getrem obsahující kovový zásobník, kde je umístěn prášek

BaAl₄ a prášek niklu, který je charakterizován tím, že niklový prášek sestává ze směsi částic o dvou různých morfologiích, první v zásadě sférické a druhé dendritické, kdy hmotnostní poměr mezi těmito dvěma formami niklu se může pohybovat v rozmezí 4 : 1 až 1 : 2,5.

Vynález bude dále popsán detailněji s odkazem na obrázky, kde:

Obrázek 1 je reprodukcí mikrofotografie vzorku niklového prášku, který má v zásadě sférickou (kulovitou) morfologii.

Obrázek 2 je reprodukce mikrofotografie niklu o dendritické morfologii a stejném zvětšení, jako u reprodukce na obrázku 1.

Bylo zjištěno, že použití směsi niklových prášků o dvou uvedených morfologiích umožňuje zkrácení TT asi 25 až 30% při stejném množství odpařeného barya bez výskytu výše uvedených problémů s příliš silnou reakcí.

Hmotnostní poměr mezi částicemi niklu v podstatě sférické morfologie a částicemi o dendritické morfologii může být v rozmezí od asi 4 : 1 do 1 : 2,5. Bylo zjištěno, že poměry vyšší než 4 : 1 způsobují problémy při výrobě getrových jednotek, protože paket prášků, který dále obsahuje sloučeninu BaAl₄, má pak špatnou mechanickou konzistenci; naopak poměry menší než 1 : 2,5 dovolují pouze malé zkrácení TT. Výhodné je použití směsí, kde hmotnostní poměr mezi dvěma formami niklu je asi 1:1.

Nikl má velikost částic menší než asi 50 gm, výhodně menší než asi 20 gm; dále bylo zjištěno, že nejlepších výsledků se dosahuje, pokud nikl o v podstatě sférické ···«·· · ♦ ft ·· · · • ♦ · · · ·· ft ·« • ♦ · · ft · · ·«· ♦ · ♦ · * * ft ft ·♦ · · * ft ft ♦ · ft ft· · morfologii má velikost částic pohybující se od asi 10 do 18 pm.

Nikl o dendritické morfologii je komerčně dostupný: například firma INCO , Sheridan Park, Ontario, Canada, dodává dendritický nikl o dvou různých velikostech částic pod katalogovými čísly T-123 a T-128.

Nikl o v podstatě sférické morfologii je také komerčně dostupný, například u výše uvedené firmy INCO. Alternativně může být získán z niklu o jakékoli morfologii a velikosti částic mírně větší, než je žádaná velikost, způsobem nazývaným jet milí. Tento způsob představuje vysokorychlostní přivádění částic prášku do mlecí komory v proudu nosného plynu; u těchto částeček prášku se snižuje velikost a povrch se zaobluje srážkami s jinými částicemi nebo s překážkami v jejich dráze. Částice jsou následně tříděny na frakce o požadované velikosti částic.

Sloučenina BaAl₄, vhodná k použití v rámci vynálezu, má velikost částic menši než 250 μη.

Hmotnostní poměr mezi niklem a sloučeninou BaAl₄ se může obecně pohybovat od asi 2 : 1 do 1 : 2, ale obecně se používá poměr asi 1:1.

Kovový zásobník může být vyroben z různých materiálů, jako jsou slitiny NiCr nebo NiCrFe; výhodné je použití oceli AISI 304, která představuje spojení dobré odolnosti vůči oxidaci a silám při tepelném zpracování, s dobrou opracovatelností za studená. Tvar kovového zásobníku může být jakýkoli, zvláště pak jakýkoli tvar používaný v tomto oboru, jako je například jednotka podle patentových spisů US 4 127 361, 4 323 818, 4 486 686, 4 504 765, 4 642 516, 4 961 040 a 5 118 988.

Vynález bude dále ilustrován následujícími příklady provedeni. Tyto neomezující příklady provedení uvádějí některá provedení, která mají za úkol dát návod odborníkovi v oboru, jak provádět řešení podle tohoto vynálezu a představují nej lepší předpokládaný způsob, jak uvést vynález do praxe.

Příklady provedení

Příklad 1 připravena série vzorků stejných

Byla každá se zásobníkem z oceli AISI i ednote getrových

304, který měl průměr 20 mm a výšku 4 mm a který měl dno tvarované do reliéfu o výšce 1 mm, jak je popsáno v patentové spise US 4 642 516. Všechny vzorky byly připraveny vložením do zásobníku homogenní směsi 660 mg prásku BaAl₄, který měl velikost částic menší než 250 pm, 520 mg niklového prášku o dendritické morfologii s označením T 123 od společnosti INCO a 220 mg niklového prášku, který měl průměrnou velikost části 18 pm a byl v podstatě o sférické morfologii, který byl získán mletím INCO T-123 niklu technikou jet míli, a přesiváním takto získaných prášků pro získání frakce o požadované velikosti částic; přičemž celková hmotnost niklového prášku byla 740 mg.

Směs prášků byla stlačena v zásobníku pomocí vhodného razníku. Vzorky byly zkoušeny postupným vkládání do skleněné měřící komory napojené na odčerpávací systém, evakuací komory a provedením testu odpaření podle metody popsané ve standardu ASTM F 111-72. Každý vzorek byl vysokofrekvenčně zahřát takovou intenzitou, že odpaření začalo po 10 sekundách po začátku záhřevu. Testy se od sebe lišily dobou záhřevu, která se v jednotlivých testech pohybovala od 20 do 45 sekund. Po dokončeni každého testu bylo měřeno množství odpařeného barya a z této série dat byla nalezena křivka výtěžnosti barya jako funkce doby zahřívání. V tabulce 1 je uveden hmotnostní poměr mezi v podstatě sférickým niklem (v tabulce označeným jako Ni_s) a dendritickým niklem {označeném jako Ni_p) , dále hodnoty TT potřebné k odpaření 300 mg barya z jednotky.

Příklad 2

Testy z přikladu 1 byly zopakovány se sérií vzorků identických getrových jednotek obsahujících homogenní směs tvořenou 660 mg prášku BaAl₄ o velikosti částic menší než 250 μπι, 370 mg niklového prášku o v podstatě sférické morfologii získaného technikou jet milí, jak bylo popsáno v příkladě 1, a 370 mg niklu INCO T-123, při celkové hmotnosti niklu 740 mg. Hmotnostní poměr mezi těmito dvěma formami niklu a doba potřebná k odpaření 300 mg barya je uvedena v tabulce 1.

Příklad 3

Testy popsané v příkladu 1 byly zopakovány se sérií identických getrových jednotek, které obsahovaly homogenní směs tvořenou 660 mg prášku BaAl₄ o velikosti částic menší než 250 pm, 590 mg niklového prášku o v podstatě sférické morfologii, získaného pomocí techniky jet milí, jak je popsáno v příkladu 1, a 150 mg niklu INCO T-123, při celkové hmotnosti niklu 740 mg. Hmotnostní poměr mezi dvěma formami niklu a doba potřebná k odpaření 300 mg barya jsou uvedeny v tabulce 1.

Přiklad 4 (srovnávací)

Testy popsané v přikladu 1 byly zopakovány se sérií identických getrových jednotek, které obsahovaly homogenní směs tvořenou 660 mg prášku BaAl₄ o velikosti částic menší než 250 μπι a 740 mg niklového prášku T-123. Doba potřebná k odpaření 300 mg barya je uvedena v tabulce 1.

Tabulka 1

Příklad	Nis : Nip	Celková doba
(sekundy)	(TT)
1	1 : 2,36	36
2	1 : 1	30
3	3,93 : 1	29
4	/	40

Výsledky uvedené v tabulce 1 potvrzují, že při jinak stejných podmínkách se použitím směsi niklových prášků o v podstatě sférické morfologii a o dendritické morfologii dosahuje zkrácení celkové doby (TT) požadované pro odpaření barya ve srovnání s použitím niklu o jedné morfologii; navíc tyto prášky umožňují dosáhnout dobrých mechanických vlastností paketu prášků, což usnadňuje výrobu getrových j ednotek.

		- 9 -	• to · ♦ · · • · · · · ·	• · ·* · • to
	{Z. A

PAT ENT OVÉ	NÁROKY	/

Claims (5)

1. Getrová jednotka s odpařitelným getrem/sestávající z kovového zásobníku, kde je prášek BaAl₄ a niklový prášek, vyznačující se tím, že niklový prášek je tvořen směsí částic o dvou různých morfologiích, první o v podstatě sférické a druhý o dendritické morfologii, kde hmotnostní poměr mezi těmito dvěma formami niklu může být od asi 4 : 1 do 1 : 2,5.

2 . Jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím , ž e poměr mezi dvěma : formami niklu je asi 1 : 1. 3 . Jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím , ž e nikl má velikost částic menší než 50 μπι. 4 . Jednotka podle nároku 3, vyznačující se tím , ž e nikl má velikost částic menši než 20 pm. 5. Jednotka podle nároku 3, vyznačující se tím , ž e nikl

o v podstatě sférické morfologii má průměrnou velikost částic od 10 do 18 pm.

6. Jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, že nikl o v podstatě sférické morfologii je získán takzvanou technikou jet milí.

7. Jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, že sloučenina BaAl₄ má velikost částic menší než 250 pm.

• to

8. Jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, že poměr mezi niklem a sloučeninou BaAl^ je v rozmezí od asi 2 : 1 do 1 : 2.

9.

Jednotka podle nároku 1, že poměr mezi niklem a sloučeninou BaAl^ je asi 1:1.