DE4143096C2

DE4143096C2 - Verfahren zur Herstellung einer imprägnierten Kathode

Info

Publication number: DE4143096C2
Application number: DE4143096A
Authority: DE
Inventors: Kyung Sang Lee
Original assignee: Gold Star Co Ltd
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 1990-12-28
Filing date: 1991-12-27
Publication date: 1995-09-28
Anticipated expiration: 2011-12-28
Also published as: US5132081A; JPH0766737B2; JPH04303536A; DE4143096A1; KR920013523A; CN1029178C; KR920009849B1; CN1064172A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer imprägnierten Kathode, mit dem insbesondere der Fertigungs prozeß vereinfacht und die Dicke der Kathode verringert werden können.

Imprägnierte Kathoden werden hauptsächlich bei Oszillographen, die einen hohen Kathodenstrom erfordern, eingesetzt. In neu erer Zeit sind sie auch bei in Fernsehgeräten verwendeten Elektronenröhren eingesetzt worden, weil diese einen hohen Kathodenstrom erfordern. Damit soll dem Streben nach hoher Auflösung und großen Bildschirmabmessungen bei Fernsehgeräten Rechnung getragen werden.

Fig. 1 veranschaulicht ein Beispiel für eine bisherige im prägnierte Kathode. Die dargestellte Kathode umfaßt einen Kathoden-Körper 3 mit einem Elektronen abstrahlenden, impräg nierten Pellet 1 und einem ober- und unter seitig offenen, zylindrischen Kathoden-Ring 2 aus wärmebe ständigem Molybdän (Mo), wobei das (imprägnierte) Pellet 1 mit festem Sitz in den Ring 2 eingesetzt ist. Das imprägnier te Pellet 1 wird dadurch hergestellt, daß ein poröses Pellet aus einem wärmebeständigen Material wie Wolfram (W) mit einem Elektronen abstrahlenden Material aus Mischoxiden, wie BaO, CaO oder Al₂O₃, imprägniert wird. Die Kathode umfaßt ferner eine ein geschlossenes oberes Ende aufweisende, zylindrische Kathoden-Hülse 4 aus wärmebestän digem Molybdän (Mo). Die Hülse 4 ist dabei so am Körper 3 angebracht, daß ihre geschlossene Oberseite in innigem Kontakt mit der Unterseite des Körpers 3 steht. Innerhalb der Hülse 4 befindet sich ein Heizelement 5 zum Erwärmen (Heizen) der Kathode.

Im folgenden ist anhand von Fig. 2 ein bisheriges Verfahren zur Herstellung des Kathoden-Körpers 3 beschrieben.

Gemäß Fig. 2 wird ein hochporöses Pellet 6 durch bei hoher Temperatur und in einer reduzierenden Atmosphäre erfolgendes Sintern eines Pulvers eines wärmebeständigen Me talls, wie Wolfram, und anschließendes Formen des Sinterpro dukts zu einem Pellet hergestellt. Das Pellet 6 wird anschließend mit einem Elektronen abstrahlenden Material imprägniert. Das Imprägnieren mit dem Elektronen abstrahlenden Material erfolgt durch Erwärmen dieses Materials auf hohe Tem peratur im Vakuum oder in einer Inertgasatmosphäre zum Auf schmelzen dieses Materials und anschließendes Imprägnieren der Poren des Pellets 6 in der gleichen Atmosphäre zur Herstellung des imprägnierten Pellets 1, das dann in den zylindrischen Ring 2 mit festem Sitz eingesetzt wird; der Ring ist durch Tief ziehen eines Werkstücks aus einem wärmebeständigen Metall, wie Molybdän, hergestellt worden.

Die Befestigung zwischen dem imprägnierten Pellet 1 und dem Kathoden-Ring 2 kann durch Hartlöten oder Laserstrahl schweißen erfolgen, wobei jeweils ein aufzuschmelzendes Metall pulver zwischen das Pellet 1 und den Ring 2 eingefüllt wird.

Der Kathoden-Körper 3 mit dem beschriebenen Aufbau wird sodann zur Bildung einer imprägnierten Kathodenanordnung gemäß Fig. 1 an der Kathoden-Hülse 4 angebracht.

Beim vorstehend beschriebenen Verfahren besitzt jedoch die Kathode unnötigerweise eine größere als die gewünschte Dicke, weil die Befestigung zwischen dem imprägnierten Pellet 1 und dem Kathoden-Ring 2 durch Hartlöten oder Laserstrahlschweißen erfolgt. Infolgedessen ist der Kathoden-Körper 3 unerwünscht dick, wodurch sich die für die Wärmeübertragung vom Heizelement 5 zur Oberfläche des Körpers 3 erforderliche Zeit verlängert. Infolge der verlängerten Wärmeübertragungszeit ver längert sich auch die Video- oder Bilderzeugungszeit unter Beeinträchtigung der Leistung der imprägnierten Kathode. Zudem ist das Fertigungsverfahren kompliziert, so daß damit keine hohe Produktionsleistung erreicht werden kann. Der Ausdruck "Bilderzeugungszeit" bezieht sich allgemein auf die Zeitspanne vom Einschalten (Anspannunglegen) des Heizelements 5 bis zum Zeitpunkt, zu dem unter Abstrahlung von Elektronen vom imprä gnierten Pellet 1 ein Bild auf einem Elektronenröhren- Bildschirm erscheint.

Die JP-A-62-145621 beschreibt bereits eine imprägnierte Kathode, die durch Verschweißen eines in einen Kathoden-Ring eingesetzten porösen, gesinterten Materials mit dem Kathoden-Ring zur Herbeiführung einer festen Verbindung und anschließendes Imprägnieren des Pellets mit einem Elektronen abstrahlenden Material hergestellt ist.

Im Hinblick auf die Mängel beim Stand der Technik liegt damit der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer imprägnierten Kathode zu schaffen, bei dem die Befestigung zwischen einem Kathoden-Ring und einem im prägnierten Pellet zur Ausbildung eines Katho den-Körpers durch eine zwischen dem Kathoden-Ring und dem imprägnierten Pellet stattfindende chemische Reaktion erfolgt, so daß auf diese Weise der Fertigungsprozeß vereinfacht, die Dicke des Kathoden-Körpers verringert und demzufolge die Bilderzeugungszeit verkürzt werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer imprägnierten Kathode, umfassend die folgenden Schritte:
Herstellen eines porösen Pellets mit einer Vielzahl von Poren durch Sintern eines Metallpulvers bei hoher Temperatur in einer reduzierenden Atmosphäre,
Einsetzen des porösen Pellets in einen zylindrischen Kathodenring,
Imprägnieren des porösen Pellets mit einem Elektronen abstrahlenden Material, wobei
durch chemische Reaktion zwischen dem im Pellet enthaltenen Elektronen abstrahlenden Material und dem in dem Kathodenring aus einem hochwärmebeständigen Metall enthaltenen oxidierbaren Material eine feste Verbindung zwischen Pellet und Kathoden-Ring hergestellt wird.

Eine vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dem Unteranspruch zu entnehmen.

Im folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeich nung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht des Aufbaus einer bisherigen imprägnierten Kathode,

Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines bisherigen Verfahrens zur Herstellung einer imprägnier ten Kathode, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer imprägnierten Kathode.

Die Fig. 1 und 2 sind eingangs bereits erläutert worden.

Fig. 3 veranschaulicht schematisch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer imprägnierten Kathode. Dabei wird ein poröses Pellet 6 mit einer großen Zahl von Poren durch Sintern eines Pulvers aus einem wärmebeständi gen Metall, wie Wolfram, bei hoher Temperatur in einer reduzie renden Atmosphäre und anschließendes Formen des Sinterprodukts zu einem Pellet, wie beim oben beschriebenen bisherigen Ver fahren, hergestellt. Sodann wird ein zylindrischer Kathoden- Ring 2′ durch Tiefziehen aus einem Werkstück aus einem Metall mit oxidierbaren Stoffen, das chemisch leicht mit einem Elektronen abstrahlenden Material reagiert und z. B. aus Sili zium (Si), Nickel (Ni) oder Chrom (Cr) oder einer Legierung aus einem oder mehrerer dieser Metalle und einem hoch wärmebeständigen Metall besteht, angefertigt. Das poröse Pellet 6 wird danach mit festem Sitz in den zylindrischen Kathoden-Ring 2′ einge setzt. Wenn das poröse Pellet 6 mit festem Sitz in den Ring 2′ eingesetzt ist, wird es mit einem Elektronen abstrahlenden Material imprägniert, so daß auf diese Weise ein Kathoden- Körper 3′ erhalten wird.

Das Imprägnieren des porösen Pellets 6 mit dem Elektronen abstrahlenden Material erfolgt durch Herstellen des Elektronen abstrahlenden Materials aus einem Mischoxid wie BaO oder CaO, das durch Erwärmen von BaCO₃ oder CaCO₃ auf hohe Tempera tur erhalten wird, und anschließendes Erwärmen des Elektronen abstrahlenden Materials zusammen mit einem Oxid wie Al₂O₃ auf eine hohe Temperatur im Vakuum oder in einer Inertgasatmosphäre zum Aufschmelzen derselben sowie nachfolgendes Imprägnieren der Poren des Pellets 6 mit der Schmelze in der gleichen Atmo sphäre, um damit das imprägnierte Pellet 1 herzustellen.

Beim Imprägnieren des porösen Pellets 6, das in dem das oxidierbare Material enthaltenden zylindrischen Kathoden- Ring 2′ mit festem Sitz gehalten ist, entsteht eine feste Bindung zwischen dem imprägnierten Pellet 1 und dem Kathoden- Ring 2′. Damit wird eine Befestigung zwischen dem Pellet 1 und dem Ring 2′ erreicht.

Genauer gesagt: die Befestigung zwischen dem imprägnier ten Pellet 1 und dem Kathoden-Ring 2′ wird durch eine chemi sche Reaktion erzielt, die zwischen dem Elektronen abstrahlen den Material und dem im Kathoden-Ring 2′ enthaltenen oxidier baren Metall bei der Imprägniertemperatur der Schmelze aus dem Elektronen abstrahlenden Material, d. h. bei etwa 1600°C, stattfindet.

Wenn der Kathoden-Ring 2′ Silizium (Si) als oxidierbares Material enthält, gehen das Elektronen abstrahlende Material und das Silizium des Kathoden-Rings 2′ beim Imprä gnieren des porösen Pellets 6 mit dem Elektronen abstrahlenden Material zur Herstellung des imprägnierten Pellets 1 eine Bindung gemäß nachstehender Reaktionsformel ein:

BaO + Si → Ba₂ SiO₄ + 2Ba.

Das bei obiger Reaktion entstehende Ba₂SiO₄ bewirkt eine festere Bindung zwischen dem imprägnierten- Pellet 1 und dem Kathoden-Ring 2′.

Der Kathoden-Körper 3′ mit dem beschriebenen Aufbau wird sodann an einer Kathoden-Hülse 4 angebracht, in welcher ein Heizelement 5 zum Erwärmen (Heizen) der Kathode fest montiert ist. Damit wird eine erfindungsgemäß hergestellte imprä gnierte Kathodenanordnung erhalten.

Erfindungsgemäß weist der Kathoden-Ring 2′ eine zylindri sche Gestalt mit offenen Enden auf, so daß das poröse Pellet 6 einfach mit dem Elektronen abstrahlenden Material imprägnier bar ist. Als im Ring 2′ enthaltenes oxidierbares Material kön nen verschiedene Metalle verwendet werden, sofern diese bei einer Temperatur von nicht mehr als etwa 1600°C als der Imprägniertemperatur für das Elektronen abstrahlende Material mit Sauerstoff eine Bindung einzugehen vermögen. Beispiele hierfür sind Silizium, Nickel oder Chrom. Vorzugsweise wird zur Erhöhung der Warmfestigkeit oder Wärmebeständigkeit eine Legierung mit einem wärmebeständigen Metall, wie Molybdän, verwendet.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, wird mit der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer imprägnier ten Kathode geschaffen, bei dem auf ein Hartlöten oder ein Laserstrahlschweißen, die beim Stand der Technik für die feste Verbindung eines imprägnierten Pellets mit einem Katho den-Ring erforderlich sind, verzichtet werden kann. Infolge dessen kann die Dicke des Kathoden-Körpers beträchtlich ver ringert werden, so daß dadurch die Leistung der imprägnierten Kathode verbessert wird. Außerdem kann auf diese Weise der Fertigungsprozeß unter Erhöhung der Produktionsleistung ver einfacht werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer imprägnierten Kathode durch:
Herstellen eines porösen Pellets mit einer Vielzahl von Poren durch Sintern eines Metallpulvers bei hoher Temperatur in einer reduzierenden Atmosphäre, Einsetzen des porösen Pellets in einen zylindrischen Kathodenring,
Imprägnieren des porösen Pellets mit einem Elektronen abstrahlenden Material,
dadurch gekennzeichnet, daß durch chemische Reaktion zwischen dem im Pellet enthaltenen, Elektronen abstrahlenden Material und dem in dem Kathodenring aus einem hochwärmebeständigen Metall enthaltenen oxidierbaren Material eine feste Verbindung zwischen Pellet und Kathoden-Ring hergestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oxidierbare Material aus Silizium, Nickel oder Chrom besteht.