JP2818566B2 - 直熱型陰極およびその製造方法 - Google Patents
直熱型陰極およびその製造方法Info
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- JP2818566B2 JP2818566B2 JP31539295A JP31539295A JP2818566B2 JP 2818566 B2 JP2818566 B2 JP 2818566B2 JP 31539295 A JP31539295 A JP 31539295A JP 31539295 A JP31539295 A JP 31539295A JP 2818566 B2 JP2818566 B2 JP 2818566B2
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- H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
- H01J9/04—Manufacture of electrodes or electrode systems of thermionic cathodes
-
- H—ELECTRICITY
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- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
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- H01J1/13—Solid thermionic cathodes
- H01J1/20—Cathodes heated indirectly by an electric current; Cathodes heated by electron or ion bombardment
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/09—Mixtures of metallic powders
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- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
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- H01J9/042—Manufacture, activation of the emissive part
- H01J9/047—Cathodes having impregnated bodies
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラー受像管の３
電子銃に最適に使用される直熱型陰極、およびその製造
方法に関し、特に金属合金により形成された直熱型陰極
を使用して高電流密度を有し、寿命時間を延長させて製
造工程を短縮することのできる直熱型陰極、およびその
製造方法を提供するものである。
電子銃に最適に使用される直熱型陰極、およびその製造
方法に関し、特に金属合金により形成された直熱型陰極
を使用して高電流密度を有し、寿命時間を延長させて製
造工程を短縮することのできる直熱型陰極、およびその
製造方法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ブラウン管に使われる熱電子放
出陰極は、酸化物陰極、または含浸型陰極が汎用されて
きたが、これらは瞬時動作の遅延、および寿命短縮など
の問題点を有し、金属系合金陰極への置換が最近活発に
研究されている。
出陰極は、酸化物陰極、または含浸型陰極が汎用されて
きたが、これらは瞬時動作の遅延、および寿命短縮など
の問題点を有し、金属系合金陰極への置換が最近活発に
研究されている。
【０００３】ところで、前記金属系合金陰極は多種の合
金や単一金属の材料などで形成することができる。とり
わけ、Ｉｒ−Ｃｅ、またはＩｒ−Ｌａ合金で製造された
ものは前記酸化物、または含浸型陰極より種々の面で優
れる特性を有している。
金や単一金属の材料などで形成することができる。とり
わけ、Ｉｒ−Ｃｅ、またはＩｒ−Ｌａ合金で製造された
ものは前記酸化物、または含浸型陰極より種々の面で優
れる特性を有している。
【０００４】ところが、アークメルティングによって製
造するため、合金される過程で相対的に融点の低い低融
点金属が高融点金属より先に溶融されることにより蒸発
を招くという問題点が生じ、実用化の段階には至ってい
ない。
造するため、合金される過程で相対的に融点の低い低融
点金属が高融点金属より先に溶融されることにより蒸発
を招くという問題点が生じ、実用化の段階には至ってい
ない。
【０００５】通常、カラー受像管には電子銃が内部に設
けられており、該電子銃は酸化物陰極１、ベース金属
２、およびヒータ３とから構成される。図１に示すよう
に、前記酸化物陰極１は通電される電流により発熱され
るベース金属２と、その上側に接合されており、該ベー
ス金属２の内側に設けられて電流を通電させるためのヒ
ータとからなる。
けられており、該電子銃は酸化物陰極１、ベース金属
２、およびヒータ３とから構成される。図１に示すよう
に、前記酸化物陰極１は通電される電流により発熱され
るベース金属２と、その上側に接合されており、該ベー
ス金属２の内側に設けられて電流を通電させるためのヒ
ータとからなる。
【０００６】前記ベース金属２は、速応性を良好にする
ために長さをなるだけ短く形成して電気抵抗を高めるべ
きであり、熱放射を増加させるために断面積に比べて長
さを長めにすべきであり、陰極の動作される温度の範囲
内で固有の形状を保つために十分な高温強度を要し、ア
ルカリ土類酸化物が前記ベース金属に塗布された状態に
おいても、長時間にわたって十分電子を放出できる構造
になっているべきである。
ために長さをなるだけ短く形成して電気抵抗を高めるべ
きであり、熱放射を増加させるために断面積に比べて長
さを長めにすべきであり、陰極の動作される温度の範囲
内で固有の形状を保つために十分な高温強度を要し、ア
ルカリ土類酸化物が前記ベース金属に塗布された状態に
おいても、長時間にわたって十分電子を放出できる構造
になっているべきである。
【０００７】すなわち、上記のように条件を充足させる
ために主成分であるＮｉに耐熱性に優れるＷ、Ｍｏなど
の高融点金属と、電子放出用酸化物に活性剤として作用
するＺｒを微量添加する方法が提案されている。
ために主成分であるＮｉに耐熱性に優れるＷ、Ｍｏなど
の高融点金属と、電子放出用酸化物に活性剤として作用
するＺｒを微量添加する方法が提案されている。
【０００８】ところで、上記のように組成された金属を
ベース金属として使うと、受像管の製造工程の上で、ま
たは使用中に前記ベース金属と前記酸化物層の間に新た
な中間層が生じることにより、酸化物層の剥離が生じる
ようになる。
ベース金属として使うと、受像管の製造工程の上で、ま
たは使用中に前記ベース金属と前記酸化物層の間に新た
な中間層が生じることにより、酸化物層の剥離が生じる
ようになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
問題点を解決するためにベース金属と酸化物層間にＮｉ
の粒子で形成された酸化物層を機械的に固着させる方法
が使用されているが、前記Ｎｉの粒子が動作中に形状変
化を起こして酸化物層の固着が不完全になることにより
剥離が生じる問題点がある。
問題点を解決するためにベース金属と酸化物層間にＮｉ
の粒子で形成された酸化物層を機械的に固着させる方法
が使用されているが、前記Ｎｉの粒子が動作中に形状変
化を起こして酸化物層の固着が不完全になることにより
剥離が生じる問題点がある。
【００１０】したがって、本発明は、上記種々の問題点
を解決するためになされたものであって、本発明の目的
は、高電流密度、使用期間の延長、および製造工程の短
絡に効果を有する直熱型陰極、およびその製造方法を提
供することにある。
を解決するためになされたものであって、本発明の目的
は、高電流密度、使用期間の延長、および製造工程の短
絡に効果を有する直熱型陰極、およびその製造方法を提
供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の直熱型陰極の製
造方法は、電子管用の電子放出源である直熱型陰極を製
造する方法において、主成分であるＩｒと補助成分であ
るＣｅを所定比率で混合する第１の工程と、該第１の工
程で混合された粉末にボールミル法で機械的衝撃を加え
て粉末金属混合物を機械的に合金化させ、合金粉末を製
造する第２の工程と、該第２の工程により製造された合
金を所定圧力で加圧してペレットを成形する第３の工程
と、該第３の工程により成形されたペレット内に含有さ
れた残留ガスを除去する第４の工程と、該第４の工程で
のガスの除去後、ペレットの電子放出特性を評価する第
５の工程とからなることを特徴とする。
造方法は、電子管用の電子放出源である直熱型陰極を製
造する方法において、主成分であるＩｒと補助成分であ
るＣｅを所定比率で混合する第１の工程と、該第１の工
程で混合された粉末にボールミル法で機械的衝撃を加え
て粉末金属混合物を機械的に合金化させ、合金粉末を製
造する第２の工程と、該第２の工程により製造された合
金を所定圧力で加圧してペレットを成形する第３の工程
と、該第３の工程により成形されたペレット内に含有さ
れた残留ガスを除去する第４の工程と、該第４の工程で
のガスの除去後、ペレットの電子放出特性を評価する第
５の工程とからなることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明による一実施例につ
いて添付図面に沿って詳述する。前記第１の工程は、８
５重量％〜９５重量％のＩｒ粉末を主成分とし、５重量
％〜１５重量％のＣｅ粉末を補助成分として二金属粉末
を混合する。なお、主成分をＩｒに限らず、Ｉｒ、Ｐ
ｔ、Ａｕから選択してもよい。補助成分もＣｅに限ら
ず、Ｃｅ、Ｌａ、Ｐｒから選択してもよい。この場合も
上記重量％を用いる。
いて添付図面に沿って詳述する。前記第１の工程は、８
５重量％〜９５重量％のＩｒ粉末を主成分とし、５重量
％〜１５重量％のＣｅ粉末を補助成分として二金属粉末
を混合する。なお、主成分をＩｒに限らず、Ｉｒ、Ｐ
ｔ、Ａｕから選択してもよい。補助成分もＣｅに限ら
ず、Ｃｅ、Ｌａ、Ｐｒから選択してもよい。この場合も
上記重量％を用いる。
【００１３】前記第２の工程は、前記Ｉｒ粉末とＣｅ粉
末を機械的な方法で合金化させる工程であって、高エネ
ルギボールミル法と低エネルギボールミル法がある。前
記低エネルギボールミル法は、回転速度が９０〜１２０
ｒｐｍであり、工程時間が１００〜１０００時間であ
り、工程制御剤がステアリン酸であり、ボールと粉末金
属混合物との重量比が５０：１〜１５０：１であって回
転速度の遅い工程である。
末を機械的な方法で合金化させる工程であって、高エネ
ルギボールミル法と低エネルギボールミル法がある。前
記低エネルギボールミル法は、回転速度が９０〜１２０
ｒｐｍであり、工程時間が１００〜１０００時間であ
り、工程制御剤がステアリン酸であり、ボールと粉末金
属混合物との重量比が５０：１〜１５０：１であって回
転速度の遅い工程である。
【００１４】図２に示すように、高エネルギボールミル
法は、前記粉碎タンク２０内に前記第１の工程で混合さ
れた粉末を仕込んだ後、前記粉碎タンク２０内に配設さ
れた回転ロッド２２を回転させる。該回転ロッド２２の
回転により前記粉碎タンク２０内に存在するボール２４
が相互に衝突しながら回転し、これにより前記粉碎タン
ク２０内に存在するＩｒ、Ｃｅの混合粉末が大きい衝撃
を受け、前記混合粉末は合金粉末となる。
法は、前記粉碎タンク２０内に前記第１の工程で混合さ
れた粉末を仕込んだ後、前記粉碎タンク２０内に配設さ
れた回転ロッド２２を回転させる。該回転ロッド２２の
回転により前記粉碎タンク２０内に存在するボール２４
が相互に衝突しながら回転し、これにより前記粉碎タン
ク２０内に存在するＩｒ、Ｃｅの混合粉末が大きい衝撃
を受け、前記混合粉末は合金粉末となる。
【００１５】この際、ボールの衝撃により粉碎タンク２
０内での温度が上昇する。上記のように、上昇した粉碎
タンク２０の温度は該粉碎タンク２０の外側に配設され
た冷却ケース１８の下側から流入し、上側へ流出する冷
却水により冷却される。
０内での温度が上昇する。上記のように、上昇した粉碎
タンク２０の温度は該粉碎タンク２０の外側に配設され
た冷却ケース１８の下側から流入し、上側へ流出する冷
却水により冷却される。
【００１６】一方、上述した高エネルギボールミル法
は、たとえば回転速度が３００〜７００ｒｐｍであり、
工程時間が１０〜５０時間である。工程制御剤はステア
リン酸であり、ボールと粉末金属混合物との重量比は５
０：１〜１５０：１である。このように高エネルギボー
ルミル法は、回転速度の速い工程であり、アトリターを
使用する前記工程の他にバイブレーションミル、または
シェーカミルにより機械的合金化工程を行うこともでき
る。
は、たとえば回転速度が３００〜７００ｒｐｍであり、
工程時間が１０〜５０時間である。工程制御剤はステア
リン酸であり、ボールと粉末金属混合物との重量比は５
０：１〜１５０：１である。このように高エネルギボー
ルミル法は、回転速度の速い工程であり、アトリターを
使用する前記工程の他にバイブレーションミル、または
シェーカミルにより機械的合金化工程を行うこともでき
る。
【００１７】第３の工程は、単位面積あたり３〜８トン
の圧力を加えてプレスによって合金粉末をペレット３０
に成形する。第４の工程は、真空状態で４００〜７００
℃の範囲で前記ペレット３０に含有されている残留ガス
Ｈ2 Ｏ、Ｏ2 、（ＯＨ）2 を除去する。
の圧力を加えてプレスによって合金粉末をペレット３０
に成形する。第４の工程は、真空状態で４００〜７００
℃の範囲で前記ペレット３０に含有されている残留ガス
Ｈ2 Ｏ、Ｏ2 、（ＯＨ）2 を除去する。
【００１８】第５の工程は、真空状態で１０００〜１５
００℃において電子放出特性を評価する。前記第４の工
程以後の選択的な工程である熱処理工程は、成形された
ペレットの合金均質化のために１３００〜１８００℃の
範囲で１〜５００時間熱処理を行う工程であって、前記
工程は真空中でも行うことができる。
００℃において電子放出特性を評価する。前記第４の工
程以後の選択的な工程である熱処理工程は、成形された
ペレットの合金均質化のために１３００〜１８００℃の
範囲で１〜５００時間熱処理を行う工程であって、前記
工程は真空中でも行うことができる。
【００１９】本発明による合金を採用した電子管用直熱
型陰極は、図３に示すように、電流の導通により熱が生
じるタングステンワイヤ３２と、該タングステンワイヤ
３２が内部を貫通し、電子を放出するペレット３０とか
らなる。
型陰極は、図３に示すように、電流の導通により熱が生
じるタングステンワイヤ３２と、該タングステンワイヤ
３２が内部を貫通し、電子を放出するペレット３０とか
らなる。
【００２０】したがって、外部からタングステンワイヤ
３２に電流を印加すると、前記タングステンワイヤ３２
は熱を放出するようになり、これにより前記タングステ
ンワイヤ３２が貫通するペレット３０は、前記タングス
テンワイヤ３２から放出される熱を受けて電子を放出す
るようになる。
３２に電流を印加すると、前記タングステンワイヤ３２
は熱を放出するようになり、これにより前記タングステ
ンワイヤ３２が貫通するペレット３０は、前記タングス
テンワイヤ３２から放出される熱を受けて電子を放出す
るようになる。
【００２１】また、電子管用直熱型陰極は、主成分であ
るＩｒ、Ｐｔ、またはＡｕ成分が８５重量％〜９５重量
％であり、補助成分であるＣｅ、Ｌａ、またはＰｔ成分
が５重量％〜１５重量％である成分からなる。
るＩｒ、Ｐｔ、またはＡｕ成分が８５重量％〜９５重量
％であり、補助成分であるＣｅ、Ｌａ、またはＰｔ成分
が５重量％〜１５重量％である成分からなる。
【００２２】
【発明の効果】上述のように、上記の工程から製造され
た、直熱型陰極用の金属合金であるＩｒ5 Ｃｅ化合物
（融点１９００℃）の特性は高温状態における優れた動
作特性と低い仕事関数を有し、このため既存の他の電子
放出材料より優れた電子放出の特性を有する。とりわ
け、高温での優れた動作特性により直熱型陰極の使用期
間を延長することができる。
た、直熱型陰極用の金属合金であるＩｒ5 Ｃｅ化合物
（融点１９００℃）の特性は高温状態における優れた動
作特性と低い仕事関数を有し、このため既存の他の電子
放出材料より優れた電子放出の特性を有する。とりわ
け、高温での優れた動作特性により直熱型陰極の使用期
間を延長することができる。
【００２３】また、前記第２の工程による機械的合金化
過程は、固相反応のみからなる製造工程であって、その
工程によって製造された直熱型陰極の動作範囲は、たと
えば１４００℃で電流密度が約７〜１０Ａ／ｃｍ2 の値
を表した。これは従来のアークメルティング法によって
製造された直熱型陰極の合金より２〜５Ａ／ｃｍ2 程度
大きい値を表し、電子放出の特性が優れていることを証
明した。
過程は、固相反応のみからなる製造工程であって、その
工程によって製造された直熱型陰極の動作範囲は、たと
えば１４００℃で電流密度が約７〜１０Ａ／ｃｍ2 の値
を表した。これは従来のアークメルティング法によって
製造された直熱型陰極の合金より２〜５Ａ／ｃｍ2 程度
大きい値を表し、電子放出の特性が優れていることを証
明した。
【００２４】さらに、従来の工程では、直熱型陰極を製
造するための必須の工程であるＫ−分解（真空中で加熱
して陰極から炭酸塩を酸化物へ分解する）、およびエー
ジング処理（Ｋ−分解後に電子放出を良好にするために
所定温度で所定時間を保つ工程）を省くことにより、製
造工程が単純化されるばかりか、粉末金属を使用するこ
とにより、大量生産が容易になる利点を有する。
造するための必須の工程であるＫ−分解（真空中で加熱
して陰極から炭酸塩を酸化物へ分解する）、およびエー
ジング処理（Ｋ−分解後に電子放出を良好にするために
所定温度で所定時間を保つ工程）を省くことにより、製
造工程が単純化されるばかりか、粉末金属を使用するこ
とにより、大量生産が容易になる利点を有する。
【図１】通常の電子管用酸化物陰極の概略断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の機械的合金化装置の断面図でるある。
【図３】本発明の直熱型陰極の概略断面図である。
１０ ガス入口 １２ ガス出口 １８ 冷却ケース ２０ 粉碎タンク ２２ 回転ロッド ２４ ボール ３０ ペレット ３２ タングステンワイヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グン ベ キム 大韓民国 キュンキド スウォンシティ パルダルグ シンドン 575 (72)発明者 キ スク チョイ 大韓民国 キュンキド スウォンシティ パルダルグ シンドン 575 (56)参考文献 特開 平６−203738（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−85775（ＪＰ，Ａ) 特表 平５−502474（ＪＰ，Ａ) 欧州特許143222（ＥＰ，Ｂ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 9/04 H01J 1/14 H01J 1/15
Claims (6)
- 【請求項１】 電子管用の電子放出源である直熱型陰極
を製造する方法において、 主成分であるＩｒと補助成分であるＣｅを所定比率で混
合する第１の工程と、該第１の工程で混合された粉末に
ボールミル法で機械的衝撃を加えて粉末金属混合物を機
械的に合金化させ、合金粉末を製造する第２の工程と、
該第２の工程により製造された合金を所定圧力で加圧し
てペレットを成形する第３の工程と、該第３の工程によ
り成形されたペレット内に含有された残留ガスを除去す
る第４の工程と、該第４の工程でのガスの除去後、ペレ
ットの電子放出特性を評価する第５の工程とからなるこ
とを特徴とする直熱型陰極の製造方法。 - 【請求項２】 前記第２の工程は、バイブレーションミ
ル、またはシェーカミルで機械的合金化工程を行うこと
を特徴とする請求項１記載の直熱型陰極の製造方法。 - 【請求項３】 前記第２の工程は、回転速度が９０〜１
２０ｒｐｍであり、工程時間が１００〜１０００時間で
あり、工程制御剤がステアリン酸であり、ボールと粉末
金属混合物との重量比が５０：１〜１５０：１の低エネ
ルギボールミル法によって行われることを特徴する請求
項１記載の直熱型陰極の製造方法。 - 【請求項４】 前記第２の工程は、回転速度が３００〜
７００ｒｐｍであり、工程時間が１０〜５０時間であ
り、工程制御剤がステアリン酸であり、ボールと粉末金
属混合物との重量比が５０：１〜１５０：１の高エネル
ギボールミル法によって行われることを特徴とする請求
項１記載の直熱型陰極の製造方法。 - 【請求項５】 前記第４の工程後、１３００〜１８００
℃の範囲内で１〜５００時間の間不活性ガス、または真
空状態で合金の均質化のための熱処理工程が行われるこ
とを特徴とする請求項１記載の直熱型陰極の製造方法。 - 【請求項６】 主成分であるＩｒ、Ｐｔ、またはＡｕの
成分が８５重量％〜９５重量％であり、補助成分である
Ｃｅ、Ｌａ、またはＰｒの成分が５重量％〜１５重量％
である成分で請求項１の方法により製造されることを特
徴とする電子管用直熱型陰極。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019940038126A KR100338035B1 (ko) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 직열형음극및그제조방법 |
| KR94-38126 | 1994-12-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08255564A JPH08255564A (ja) | 1996-10-01 |
| JP2818566B2 true JP2818566B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=19404423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31539295A Expired - Fee Related JP2818566B2 (ja) | 1994-12-28 | 1995-12-04 | 直熱型陰極およびその製造方法 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5773922A (ja) |
| EP (1) | EP0720195A1 (ja) |
| JP (1) | JP2818566B2 (ja) |
| KR (1) | KR100338035B1 (ja) |
| CN (1) | CN1052105C (ja) |
| HU (1) | HU220471B1 (ja) |
| MY (1) | MY112496A (ja) |
| RU (2) | RU2104600C1 (ja) |
| TW (1) | TW301008B (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5407633A (en) * | 1994-03-15 | 1995-04-18 | U.S. Philips Corporation | Method of manufacturing a dispenser cathode |
| UA28129C2 (uk) * | 1998-10-05 | 2000-10-16 | Товариство З Обмеженою Відповідальністю "Нікос-Еко" | Матеріал для катода електронних приладів |
| US7217386B2 (en) * | 2004-08-02 | 2007-05-15 | The Regents Of The University Of California | Preparation of nanocomposites of alumina and titania |
| JP6285254B2 (ja) * | 2014-04-02 | 2018-02-28 | 大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構 | 電子ビーム生成用カソード部材およびその製造方法 |
| RU2639719C1 (ru) * | 2016-11-29 | 2017-12-22 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") | Способ изготовления композитного катодного материала |
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